Long-term deformation analysis of Shuibuya concrete face rockfill dam (China) based on response surface method and improved genetic algorithm

Due to the size effects of rockfill materials, the settlement difference between numerical simulation and in situ monitoring of rockfill dams is a topic of general concern. The constitutive model parameters obtained from laboratory triaxial tests often underestimate the deformation of high rockfill dams. Therefore, constitutive model parameters obtained by back analysiswere used to calculate and predict the long-term deformation of rockfill dams. Instead of using artificial neural networks (ANNs), the response surface method (RSM) was employed to replace the finite element simulation used in the optimization iteration. Only 27 training samples were required for RSM, improving computational efficiency compared with ANN, which required 300 training samples. RSM can be used to describe the relationship between the constitutive model parameters and dam settlements. The inversion results of the Shuibuya concrete face rockfill dam (CFRD) show that the calculated settlements agree with the measured data, indicating the accuracy and efficiency of RSM.     

基于子模型法的混凝土面板堆石坝应力变形数值分析

采用非线性有限单元法,并基于邓肯-张(E-B)非线性本构模型,考虑面板堆石坝填筑施工与蓄水过程,利用中点增量法对苗家坝面板堆石坝进行了三维有限元数值仿真分析,得到了坝体施工期和蓄水期坝体的应力变形分布规律,从坝体结构意义上判断,堆石坝体工作是可靠的;同时,为了获得面板及其接缝应力变形更为精确可靠的结果,采用发展的三维子模型方法,而面板与垫层区之间的特殊边界用耦合的薄层单元进行模拟.工程算例的计算结果表明:面板应力和变形规律正常,较大拉应力分布范围局限在铺盖保护区以内,面板竖缝和周边缝变形值不大,面板的安全性是比较有保障的.同时,进一步证明了用耦合的薄层单元模型模拟接触面的子模型法在面板应力变形计算中具有一定的可行性和可靠性.     

基于遗传算法优化BP神经网络的面板 堆石坝变形预测

结合实测数据建立了面板堆石坝坝体变形量的BP神经网络预测模型,并引入遗传算法对其进行优化,结果表明经遗传算法优化后的模型预测结果要优于未优化模型的预测结果,优化模型具有更高的预测精度和更强的预测能力。基于某在建工程实例验证了本方法的可行性与实效性,预测结果不仅满足工程安全要求,而且具有较好的可信度和工程参考价值。在上述优化预测模型基础上,实现了引入施工沉降作为输入量对面板挠度进行精确预测,证明了应用这种方法进行面板挠度预测的合理性和优越性。     

水布垭面板堆石坝填筑检测方法应用

国内目前的面板堆石坝压实密度检测方法除挖坑注水法外,相继应用了压实计法、稳态面波仪法、附加质量法等各种快速、无损检测方法.以水布垭面板堆石坝工程为例,对这几种检测方法进行了研究比较,结果表明:采用面波仪检测干密度的方法是可行的,且速度快,检测效果较佳,结合挖坑法检测结果,可以控制施工填筑层的质量.检测结果的准确度及可靠性成为比较这几种检测方法优缺点的重要条件.     

水布垭面板堆石坝施工期变形及应力应变分析

水布垭大坝最大坝高233 m,为世界第一高面板堆石坝.简要介绍了水布垭大坝原型监测的主要项目和布置情况,并以原型监测数据为依据,对坝基覆盖层、坝体及面板的变形和应力应变状态进行了简要的介绍和分析.结合目前工程设计、施工控制和理论研究的有关状况,显示了原型监测技术在工程技术领域日益明显的作用和重要性.     

水布垭面板堆石坝基础灌浆试验

为了提高水布垭面板堆石坝基础防渗帷幕的抗渗能力和耐久性,进行了现场固结灌浆和帷幕灌浆试验以及耐久性和破坏性压水试验,分析了抬动变形、灌浆压力和灌浆流量与时间的关系。试验结果表明:灌浆试验采取的"均布固结灌浆孔+帷幕灌浆孔"的布孔形式具有明显的优越性,趾板基础帷幕灌浆最大压力达到1.5MPa;抬动变形与灌浆压力有直接关系,但与灌浆流量的关系更为密切,为有效减小抬动变形,需对灌浆流量进行控制;分级稳压也是抑制产生抬动变形的有效措施之一。     

水布垭面板堆石坝的应力变形分析

在现场实际的开挖地形和填筑方式条件下,对水布垭面板堆石坝工程进行了施工模拟和水库初期蓄水仿真计算分析,并和实测结果进行对比.结果表明:在复杂加载路径下,水布垭面板堆石坝体和混凝土面板应力变形性状符合一般规律;模拟加载过程越真实,计算结果与实测结果越接近;堆石体的应力变形与应力历史(或应力路径)有关,在计算中,应尽可能真实地模拟实际加载路径;蓄水前后水布垭整个坝体工程都处于安全稳定状态.     

察汗乌苏面板坝监测资料分析

建在深厚覆盖层上的混凝土面板堆石坝受力情况比较复杂,采用模型试验方法研究其应力变形规律与实际情况存在差异,因此,有必要对已经投入运行的覆盖层面板坝的原型观测资料进行整理和分析.通过对察汗乌苏面板坝安全监测资料的分析,了解了该坝的应力变形性状.察汗乌苏面板坝水平位移和沉降均较小;面板垂直缝变位小,无脱空现象发生,面板底部局部弯曲变形偏大;防渗墙在蓄水期向下游产生挠度变形,且墙体上部变形量大于下部;周边缝最大三向变位发生在岸坡,小于设计允许值;大坝的应力变形都在设计允许范围内,各测点测值已基本趋于稳定,说明在工程特性较好的覆盖层上建高面板坝是可行的.     

公伯峡水电站大坝变形性态分析

介绍了公伯峡面板堆石坝变形监测概况，采用实测资料详细分析大坝变形状况，结合有限元计算成果，对大坝变形性态做出评价。     

滩坑面板堆石坝实测变形性态分析

介绍了滩坑面板堆石坝变形监测概况,根据实测资料详细分析了大坝变形状况,对大坝实测变形性态做出评价。     

改善水布垭混凝土面板堆石坝应力应变状况的几项工程措施

改善混凝土机面板堆石坝应力应变状态所涉及的因素很多，影响情况也很复杂，目前尚无具体的规范可循，通过对水布垭混凝土面板堆石坝堆石料的大量室内，现场试验研究，以及相关的三维有限元计算，认为提高坝体填筑料的密度和压缩模量，选择合理的坝轴线，趾板线，改造局部地形，合理安排施工程序，控制施工期面板与坝体填筑高差等工程措施，可以有效地改善堆石坝的应力应变状况，提高大坝的施工质量。     

水布垭面板堆石坝变形性态分析

利用原型观测资料对水布垭面板堆石坝的工作性态进行统计分析,分析成果表明水布垭面板堆石坝的沉降和水平位移符合一般规律;左岸陡坡坝段与坝主体不均匀沉陷现象明显,面板出现裂缝的可能性较大;坝体填筑施工质量良好,坝体变形控制在合理范围内。     

天生桥面板堆石坝实测变形的三维反馈分析

本文根据天生桥面板堆石坝施工期及初次高水位蓄水后的实测变形资料，采用清华非线性解耦K-G模型，进行大坝整体的三维有限元反馈分析。分析结果与实测结果基本相符。反馈分析结果给出了坝料实际的力学性质（模型参数）,揭示了分区分期填筑的高面板堆石坝的复杂变形性状；文中提出对高坝下游填筑料（即IIIC区料）的坚实性应有较高的要求。特别要注意对坝体的施工临时剖面进行优化设计，以控制堆石体的差异变形、防止面板下垫层料出现裂缝及脱空等问题。     

水布垭混凝土面板堆石坝挤压边墙施工技术

水布垭混凝土面板堆石坝填筑量大、工期紧。为加快施工进度,在上游垫层区坡面采用了混凝土挤压边墙。它替代了传统施工中垫层料的超填、人工和机械削坡修整、斜坡碾压、坡面防护等工序,提高了施工质量、简化了施工工序、加快了坝前区填筑进度,为大坝安全度汛创造了有利条件。     

水布垭混凝土面板堆石坝三维非线性抗震分析

坝高233m的水布垭混凝土面板堆石坝位于强震区,因此对大坝在强地震作用下的安全性进行评价是必要的。采用三维非线性有限元法分析方法对坝体在地震作用下的动力响应进行分析并对其安全性作出评价。计算采用的地震波为根据抗震规范的反应谱人工拟合的地震波,其水平向和竖向加速度峰值分别为0．1g和0．067g。分析结果表明,坝顶加速度反应显著放大,坝顶附近下游区加速度和动位移均大于上游区,特别是在水面以上较为显著,可能使坝顶下游侧发生局部滑动。在4／5坝高附近面板的拉应力较大,应充分考虑加强该区域面板的抗震性能。     

高混凝土面板堆石坝应力变形数值模拟研究

常规计算法方法无法精准反映高面板堆石坝实际受力情况,造成国内外修建的一些高面板堆石坝出现面板挤压破坏和结构性裂缝问题。采用邓肯E-B模型进行高面板堆石坝三维有限元分析计算,结果表明:高混凝土面板堆石坝的应力和沉降量较小,绝大部分荷载是经过垫层和过渡层由主堆区石传入坝轴线以上的地基中,坝壳料具有足够的变形模量及自由排水性能,孔隙率控制是合理。面板堆石坝应力的分布在各堆石区的分界处没有较大突变,坝体填筑分成防渗补强区、垫层区、堆石区各区坝料之间满足力学平稳过渡的要求。因此高面板堆石坝设计是合理的,对类似工程设计具有参考意义。     

面板堆石坝应力变形特性有限元分析

为研究面板堆石坝的应力变形特性,采用Mohr-Coulomb强度准则,利用ABAQUS建立有限元模型,分别从坝体位移、坝体应力、面板应力3方面进行分析研究,得出在运行期内相关荷载作用下坝体的应力变形特性,为大坝的实际运行提供理论依据。     

高混凝土面板堆石坝流变机理及长期变形预测

对于面板堆石坝,面板的变形主要取决于堆石体变形,如果堆石体变形过大,就会使面板产生裂缝,从而影响其防渗性能,甚至危及坝体的稳定。由于堆石体流变变形的复杂性,影响的因素很多,因此仅仅通过室内试验很难从本质上反映其流变机理和特性,除了试样尺寸与现场的巨大差异引起的缩尺效应误差之外,就是平行试验成果间也会出现差异。回顾了近年来关于堆石体流变机理方面的一些研究进展,介绍了揭示堆石体流变细观机理的两个流变模型,即基于组构理论的流变模型和基于随机散粒体不连续变形理论的流变模型。最后结合正在建设中的水布垭高面板堆石坝进行了流变分析,预测了大坝完建后的流变变形,计算结果表明,考虑流变效应的最大沉降为2.53m,此值基本处在设计的预测范围之内。