基于非线性损伤本构模型的胶凝砂砾石坝超载分析

为揭示胶凝砂砾石坝损伤机制,基于胶凝砂砾石力学特性和应变破坏准则建立其非线性损伤本构模型,编制了相应的程序,并采用室内试验验证了该模型的合理性。采用该模型对胶凝砂砾石坝进行超载数值模拟,研究其坝体应力、结构破坏过程,结果表明胶凝砂砾石坝在超载后坝踵、坝趾均存在破坏风险,其中坝踵开裂风险较大。基于损伤本构模型进行超载分析还可知,胶凝砂砾石坝破坏模式为坝体和坝基材料变形不协调,使得随着超载倍数增大,坝体、坝踵产生屈服损伤,并逐渐开裂,裂纹沿上游建基面向下游扩展,而线弹性模型模拟无法获得该规律,因此基于非线性损伤本构模型的胶凝砂砾石坝受力分析可预测结构的失效模式,为结构设计提供依据。     

覆盖层上胶凝砂砾石坝应力应变特征及影响因素

为了研究在覆盖层上的胶凝砂砾石坝的应力应变特征及影响因素,为未来在覆盖层上建造胶凝砂砾石坝做准备,使用三维有限元模拟,基于一种考虑了围压的修正邓肯—张模型模拟胶凝砂砾石料,对正常工况下的覆盖层上的胶凝砂砾石坝进行了模拟,并分别考虑了覆盖层厚度、弹性模量以及坝体胶凝材料掺量对覆盖层上胶凝砂砾石坝坝体内部的应力应变的影响。结果表明:覆盖层厚度、弹性模量以及坝体胶凝材料掺量与坝体位移呈现明显的线性关系,坝体位移随着覆盖层厚度的增加与弹性模量的降低而增大,但对坝体大、小主应力的影响不明显。即使在较软、较厚的覆盖层上,胶凝砂砾石坝仍然可以承受较大的变形而坝体内部应力变化不剧烈。该研究成果可以为胶凝砂砾石坝的选址提供一定的参考作用,可拓宽胶凝砂砾石坝的选址范围。     

胶凝砂砾石坝体应力及位移非线性有限元分析

为校核胶凝砂砾石坝的应力及变形状况,研究坝高、边坡变化对坝体应力及位移的影响。结合胶凝砂砾石坝本构模型,以非线性有限元方法研究不同坝高及边坡对坝体应力及位移的影响。结果表明:胶凝砂砾石坝的大、小主应力均随着坝高的增大而增大,最大大主应力出现在坝基面中部;坝体小主应力等值线在下游分布大体与坝体边坡平行,小主应力的高应力区分布在上游处,且坝踵处拉应力随边坡的变陡而增大。坝体的最大水平位移与最大垂直位移均随坝高的增大而增大;随着坝坡的变陡,坝体最大水平位移增大,垂直位移等值线向下游移动。     

胶凝砂砾石筑坝技术进展及西部高寒高海拔地区应用展望

胶凝砂砾石坝是近年来国际坝工界结合碾压混凝土重力坝和混凝土面板堆石坝的优点发展起来的一种新坝型.本文首先阐述了胶凝砂砾石坝思想的起源与发展,然后从筑坝材料、应力分布和施工特性等方面对当前国内外典型胶凝砂砾石坝的技术特性进行了归纳总结,说明了胶凝砂砾石配合比设计、坝体设计和施工参数的关键点,以及当前胶凝砂砾石坝发展过程中存在的误区.将胶凝砂砾石坝首先在西部高寒高海拔河流上游中低坝工程中应用,然后加以推广是该坝型未来发展的主要努力方向.     

那恒水库CSG坝体及坝基弹模变化影响分析

胶凝砂砾石坝(简称CSG坝)是一种新坝型,其基本剖面是上下游坝坡大致对称的梯形,筑坝材料采用价格低廉的低强度胶凝砂砾石料,CSG坝具有施工简便、造价低廉、对环境负面影响小等特点。本文以那恒水库工程为例,采用有限元数值模拟方法,分别计算分析了坝体及坝基弹性模量变化对大坝应力及变形的影响。     

考虑应力水平的胶凝砂砾石坝安全分析

采用对称梯形剖面的胶凝砂砾石坝整体安全稳定性较高,但在不同结构破坏方法作用下,坝趾、坝基面部位较为脆弱。为具体分析胶凝砂砾石坝的安全特性,针对某100 m级胶凝砂砾石坝,以等高程重力坝作为参照,设计三种水位工况,计算分析不同荷载作用下两种坝型的应力情况,并引入应力水平、点安全系数法分析两种坝型的抗剪、抗滑稳定情况。分析结果表明胶凝砂砾石坝安全性优于等高程重力坝,主要表现为应力受水荷载影响较小,应力水平分布合理,同等地基条件下安全系数较高。     

胶凝砂砾石坝层面效应及其稳定性研究

以莆田萩芦溪西音水库工程拟建胶凝砂砾石坝为例,概化出静力刚体极限计算模型,并按建基面及不同高程处胶凝砂砾石填筑面进行坝体抗剪断系数与上下游垂直正应力计算分析。结果表明：同一水位荷载时,上游面垂直正应力随胶凝层面所处坝体高程位置升高而减小;当胶凝层面位置一定时,上游面垂直正应力随荷载水位升高而存在降低的趋势。坝基面抗剪断系数及坝踵处正应力随库水位升高而减小,坝趾处正应力随库水位升高而增大;工程建设及正常营运过程中,建议采取相应措施监测及检测胶凝砂砾石坝层面效应。     

胶凝砂砾石坝抗震特性及其地震作用计算方法

胶凝砂砾石坝具有独特的结构型式,且由低强度材料填筑而成,因此其动力特性和抗震性能具有独自的特征。采用时程动力法,计算分析了胶凝砂砾石坝的动力特性及地震响应规律,探讨了坝体材料、基岩刚度以及坝高变化对该类大坝地震动力响应的影响规律。研究结果表明,与同等高度混凝土重力坝相比这种坝的地震动力响应明显较小,即使在强震作用下,坝体地震动应力仍处于较低水平;胶凝砂砾石坝具有明显不同于重力坝的动力特性和地震响应规律,按现有重力坝拟静力法不能正确计算胶凝砂砾石坝的地震作用效应。在大量分析成果的基础上,研究提出适用于该坝的地震动态分布系数和动水压力分布系数计算方法,可方便用于坝体地震惯性力和坝面动水压力的计算,为采用拟静力法进行该坝抗震设计工作提供了参考依据。     

对折线形面板堆石坝方案的选择及其三维有限元计算成果复核

某工程根据施工阶段开挖及钻孔揭露,其左岸趾板线跨越断层破碎带及其影响带,该破碎带基础沉降变形影响大,防渗处理难度较大,工程地质条件较差。针对该地质问题,经分析比较后最终选择对左岸趾板线进行二次定线,并采用折线形面板堆石坝的布置方案将左岸趾板调整至现趾板线上游侧以避开左岸不利地质条件。该阶段应用三维有限元建模对该方案的坝体、面板应力变形、面板垂直缝和周边缝变形状态、坝坡稳定进行了分析,经分析计算该方案技术可行。     

胶凝砂砾石坝坝坡比分析研究

胶凝砂砾石坝属于新型筑坝技术,坝坡比是胶凝砂砾石坝断面设计的重要参数,直接影响工程的安全性和经济性,应通过坝体抗滑稳定性和应力分析来确定最优坝坡比和坝体断面。通过和面板堆石坝、碾压混凝土重力坝坝坡比的对比,结合胶凝砂砾石坝坝体受力特征分析,对胶凝砂砾石坝在基本荷载组合条件下的坝坡比进行了理论分析和研究。胶凝砂砾石坝设计初期,类似Ⅳ类硬质岩的坝基地质条件,且材料设计抗压强度6.0 MPa、坝高小于70 m时,胶凝砂砾石坝综合坝坡比可在1.2~1.3之间初选;上游坝坡比宜大于1∶0.3、小于1∶1.0;下游坝坡比宜大于1∶0.5、小于1∶1.0。在综合坡比一定时,将坝体设计为对称梯形断面对坝体抗滑稳定有利;将坝体设计为上游坝坡比小、下游坝坡比大的非对称梯形坝对降低坝体主应力水平有利。     

新疆平顶山胶凝砂砾石坝的设计与施工

胶凝砂砾石坝是近年来发展的一种介于土石坝和重力坝之间的新型坝,其剖面设计是在上游设置防渗层,坝体依靠填筑低强度的胶凝砂砾石材料维持稳定。文章主要阐述了胶凝砂砾石作为坝体填筑材料在木垒平顶山挡水坝中的应用,为了解胶凝砂砾石坝的工作性状,对该坝的设计与施工进行实例分析。通过该工程的实践以及现场质量检验结果分析,表明该坝型具有对坝基承载能力要求低、坝体断面小、经济环保等优点;并且胶凝砂砾石的强度指标离散性较小,坝体施工强度和施工质量均能满足大坝工作性能要求。该胶凝砂砾石坝的成功建设对类似工程设计与施工具有重要的实践意义。     

胶凝砂砾石坝剖面设计研究

结合胶凝砂砾石材料力学特性及坝体剖面设计理论,研究胶凝砂砾石坝的剖面形式及相应的控制标准。按土石坝设计理论:当胶凝砂砾石材料抗压强度低于3 MPa时,坝体剖面形式属于土石坝断面形式,应按土石坝设计理论进行设计;当材料抗压强度大于6 MPa时,坝体剖面形式属于重力坝断面形式,应按重力坝设计理论进行设计;抗压强度为3~6 MPa时,剖面设计既要考虑坝体整体稳定性、坝体应力状况,又要考虑坝坡的自身稳定及坝体局部抗剪强度。按重力坝设计理论:当胶凝砂砾石材料抗剪强度指标足够大时,需控制坝踵处不出现拉应力,最经济剖面为直角梯形;随着坝体抗剪强度指标的降低,最经济剖面逐步由直角梯形向对称梯形过渡,此时稳定安全系数和坝踵拉应力都需要控制;当胶凝砂砾石材料抗剪强度指标过低时,采用对称梯形剖面,此时坝体不会产生拉压力,需控制坝体整体稳定安全系数满足规范要求。     

砂岩与卵石混合骨料胶凝材料坝现场变形直剪试验研究

抗剪和变形指标是胶凝材料坝设计中重要的参数,笔者结合金鸡沟水库大坝砂岩与卵石5∶5掺配的混合骨料胶凝材料坝稳定及应力应变复核计算需要,开展了砂岩骨料掺50%、60%、70%混合骨料胶凝材料和胶结堆石4种坝体现场变形和抗剪试验研究。研究表明:为保证胶凝砂砾石块坝均匀密实,一是要加强施工质量的控制,保证坝体施工铺填均匀,碾压得密实;二是控制砂岩骨料掺量。因此,胶凝砂砾块石坝,尤其是砂岩与卵石混合骨料胶凝材料坝抗剪和变形指标能满足中低坝应力应变及稳定之需,可以推广使用。     

非对称剖面下胶凝砂砾石坝受力特征及破坏模式研究

为了研究非对称剖面的胶凝砂砾石坝在完建和正常蓄水时不同坡度对坝体的稳定性和安全性的影响,以山西守口堡胶凝砂砾石坝为例,根据模型试验建立应变软化模型,运用有限差分法对胶凝砂砾石坝体的受力特性进行分析,并采用水头超载法对不同剖面坝体的超载能力及破坏模式进行研究,得到不同剖面坝体的超载系数及破坏模式的规律。结果表明:随坝坡变缓,坝体位移和应力差别不大,坝体的超载能力逐渐增大;不同剖面坝体最先出现破坏位置不同,但坝体最终破坏模式相同,均表现为沿坝基面的贯穿性裂缝导致坝体整体失稳。     

某CSGR大坝应力和稳定性分析

目前,我国对胶凝砂砾石(CSGR)坝结构特性的研究尚处于理论分析研究阶段,结合实际工程应用的研究成果较为少见。针对实际工程应用的需求,以某水库大坝为例,通过使用材料力学法和有限元法计算,介绍了某水库胶凝砂砾石坝的应力变形成果。结果表明,胶凝砂砾石坝结构设计合理,安全性较高,可供类似工程参考。     

西音水库胶凝砂砾石坝设计综述

胶凝砂砾石坝作为新坝型,利用河道天然砂砾石料筑坝,具有应力分布均衡、施工快速,节省工程投资等特点。西音水库工程坝址附近具有天然砂砾料,通过外业勘探及室内试验,天然砂砾料满足筑坝要求。结合莆田西音水库工程实例,通过坝体断面稳定和应力计算,胶凝砂砾石材料试验,防渗结构研究,材料试验研究等工作,对该工程胶凝砂砾石坝设计方案及技术要点进行设计经验总结,供类似工程参考。     

严寒区胶凝砂砾石坝施工期冻融温度与应力仿真

在严寒地区修筑胶凝砂砾石坝时,其冻胀抗裂性能往往是工程关注的重点。在前人研究的基础上,以守口堡胶凝砂砾石坝为研究对象,通过分析胶凝砂砾石的特点,利用编制的胶凝砂砾石三维非稳定冻融温度场与应力场有限元计算程序,对施工期的冻融与温度应力进行数值模拟。研究结果表明,即使不采取温控措施,坝体产生的温度应力也很小,不会产生温度裂缝;在冬季低温季节,严寒地区胶凝砂砾石坝施工期长间歇仓面易发生冻胀开裂,应予以重视。     

景洪水电站坝基G23挤压破碎带处理方案研究

景洪水电站碾压混凝土重力坝高110 m,通过坝基的G23挤压破碎带规模较大、强度及变形模量低,对一些坝段的变形稳定影响较大。为了有针对性地采取工程处理措施,选取24号坝段坝体典型剖面建立计算模型,采用区间有限元理论对多个可能的处理方案进行了坝体、坝基联合作用下的应力、应变平面有限元分析计算。通过对各个方案的分析比较,选择了较为安全、经济、可行的处理方案。     

胶凝砂砾石坝稳定及应力分析

本文以翁吟河水生态拦水堰工程胶凝砂砾石坝为研究对象,采用刚体极限平衡法和材料力学法对胶凝砂砾石材料坝进行稳定及应力计算,供同类工程参考。     

胶凝砂砾石坝在水库工程建设中的应用

为探索胶凝砂砾石坝在水库工程中应用的可行性及控制要点,对胶凝砂砾石材料性能展开试验,并对设计强度和配合比进行分析;进而对某中型水库工程中胶凝砂砾石坝的施工要点展开分析探讨。结果表明,胶凝砂砾石坝作为新坝型,其梯形断面应力更加均匀,在非常工况下抗剪断安全系数高,抗压强度大,施工速度快,施工质量好,综合投资也比传统坝型节省少,具有显著的经济效益、社会效益和环境效益。