三维胶凝砂砾石百米级高坝的稳定性分析

为计算130m坝高的三维胶凝砂砾石坝坝基面稳定性,设计了2因素(坝体坡率m、地基弹性模量E)7水平(E为24(微风化岩体)、30、36、42、48、54、60GPa(新鲜岩体))的正交计算方案,采用有限元法进行计算。结果表明,坝体坡率m相同时,随着地基弹性模量E的增大,抗剪断稳定系数K′、抗剪稳定系数K均减小;地基弹性模量E相同时,随着坝体坡率的增大,抗剪断稳定系数K′、抗剪稳定系数K均增大。得到随坝体坡率m、地基弹性模量E变化时坝体稳定系数的变化规律及幅度,并根据《胶结颗粒料筑坝技术导则》、《混凝土重力坝设计规范》,优选出坝体坡率m=0.74、地基弹性模量E=24GPa,为胶凝砂砾石百米级高坝发展、建设起到指导作用。     

基于损伤理论的胶凝砂砾石坝运行期冻融仿真分析

为研究冻融对胶凝砂砾石坝正常运行造成的影响,以守口堡胶凝砂砾石坝为研究对象,结合胶凝砂砾石结构冻融损伤特性,建立三维有限元冻融损伤模型,对坝体运行期不同工况下的温度、应力及损伤状况进行仿真分析。结果表明,普通胶凝砂砾石除易冻融破坏外,还易发生拉裂破坏;添加外加剂后抗冻性提高,但还不足以抵抗冻融;"金包银"措施能够有效改善坝内胶凝砂砾石的温度、应力状况,使其免受冻融影响,保证永久性水工建筑物运行期安全稳定。     

胶凝砂砾石弹性模量测试方法的试验研究

胶凝砂砾石作为一种低强度、低弹性模量的新型筑坝材料,目前尚无统一的测试标准,采用不同测试方法的结果势必有很大差异,从而会影响胶凝砂砾石坝的设计。为此,分别采用通长变形、中部变形、端部变形及内部埋设差动式电阻应变计4种测试方法对胶凝砂砾石材料的弹性模量进行对比试验,并评估了弹性模量测试加荷速率的控制、预压次数及割线法的适用性等问题。结果表明,端部测长法比较适用于胶凝砂砾石弹性模量的测试,对于规范和统一胶凝砂砾石弹性模量的测试以及胶凝砂砾石坝的进一步发展起到了促进作用。     

不同胶凝材料用量下的胶凝砂砾石坝体应力与变形特性分析

为定量分析胶凝材料用量对胶凝砂砾石坝体应力与变形的影响,基于摩尔-库伦模型和蔡新提出的非线性本构模型,利用FLAC3D有限元软件,计算了坝高50 m级的胶凝砂砾石坝的应力应变情况。结果表明,随着胶凝材料用量增加,坝体位移减小,应力增大,且非线性模型算得的位移更大;当胶凝材料用量低于60 kg/m³时,摩尔-库伦线性本构模型算得的主应力均为压应力,蔡新的非线性本构模型算得的主应力出现拉应力,故非线性本构模型能更好地体现胶凝砂砾石坝的薄弱部位,为胶凝砂砾石坝实际工程建设提供参考。     

不同冻融循环次数下胶凝砂砾石抗冻性能的试验研究

为研究胶凝砂砾石的抗冻性能,做了不同水胶比和养护龄期的标准试件的室内试验,研究了不同冻融循环次数下试件的抗压强度。结果表明,水胶比由0.6增大至1.4时,胶凝砂砾石抗压强度先增大后减小;水胶比为1.0时,胶凝砂砾石抗压强度最大。经历冻融作用后,水胶比为1.0的胶凝砂砾石试件的抗压强度仍最大。不同养护龄期下胶凝砂砾石的抗压强度差别较大,养护龄期越长,冻融循环作用后的抗压强度越大。相同冻融循环次数下,养护龄期为28d的胶凝砂砾石比养护龄期为7d的胶凝砂砾石的抗压强度高出57%~76%左右。     

胶凝砂砾石冻融试验及影响因素分析

胶凝砂砾石作为一种新型环保建筑材料,抗冻性是其研究较为薄弱的环节。基于已有研究成果,参考现行混凝土规范标准,采用快速冻融试验和灰色关联度理论,以相对动弹性模量为抗冻指标,考察了水胶比、水泥用量、砂率及粉煤灰掺量等因素对胶凝砂砾石抗冻性的影响。结果表明,随着水胶比和砂率的减小,水泥用量和粉煤灰用量的增加,胶凝砂砾石抗冻性提高;各因素对抗冻性影响大小顺序为水泥用量水胶比砂率粉煤灰,该结论为材料的推广应用提供了理论依据。     

某水库大坝部分坝体抬升成因分析及仿真模拟

某水库蓄水之后,通过坝体表面变形测点监测到部分坝体表面持续抬升,造成大坝部分坝段下游坡马道上侧排水沟护砌块石受坝坡变形挤压存在倾斜现象,其中部分坝段倾斜严重。在现场调查的基础上,结合大坝安全监测与检测资料,考虑包括库水位变化、坝体渗流场变化、地形地貌、地层岩性及坝基岩体应力等因素,初步认定坝体表面抬升是由于坝基岩体在渗漏条件下吸水膨胀所致。进而通过现场坝基取样试验检测坝基岩体膨胀情况,并结合大型通用有限元软件ANSYS,采用等效热应变模拟坝基岩体膨胀特性,与实际观测资料进行对比,在修正的材料力学参数基础上,拟合了坝基岩体的膨胀系数,较好地模拟了坝体表面变形,验证了坝基岩体膨胀这一结论的合理性。     

基于多属性决策方法的胶凝砂砾石坝坝型比选

针对胶凝砂砾石坝坝型比选尚缺乏系统分析的现状,分析了胶凝砂砾石坝大坝建设的工程适应性,总结了影响胶凝砂砾石坝坝型比选的主要因素,提出了相应的坝型评价指标,采用多属性决策经典理论和方法,运用改进层次分析法、熵权法进行组合赋权,建立胶凝砂砾石坝型比选模型。结合NH水库大坝工程实例,以Matlab软件为工具,编程实现了该工程坝型比选决策过程,比选结果与可行性研究报告推荐坝型一致,验证了该比选模型的有效性,可为类似工程提供参考。     

土石坝饱和砂土地基地震液化及加固措施数值模拟研究

为研究不同库水位及土石坝上下游坝脚有无设置压重对地震作用下饱和砂土坝基可液化土层的影响规律,以某中型平原水库土石坝为工程背景,利用岩土软件Geo-slope模拟分析了不同工况下坝基可液化土层的液化分布规律、坝体典型节点的加速度响应及上下游坝坡的稳定性。计算结果表明,正常蓄水位下,上下游坡脚设置压重后,坝脚处的液化区域明显减小,但远离上下游坝脚处的可液化土层的液化范围较无压重情况下几乎无改变。死水位情况下,上下游坡脚设置压重后可液化土层的液化区域变化规律与正常蓄水位下相似,但上下游远离坝脚处的可液化土层液化面积较无压重情况下相差无几,上下游坝坡的稳定性较为一致,但设置压重一定程度上增加了坝坡的稳定性。坝体的典型节点处的加速度出现不同的放大效应,其中坝顶的放大倍数最大,出现鞭梢效应。     

两河口心墙堆石坝渗流特性及其控制方案

建立了两河口工程坝址区的三维渗流有限元模型,并计算分析了坝体及其坝基的三维稳定渗流场特性,获得了坝体和坝基的位势分布、坝体各分区的渗透坡降及渗透流量等.分析了坝基防渗帷幕和左右岸防渗帷幕深度和长度变化及防渗帷幕和坝基岩体渗透参数对渗流场的影响.结果表明,坝体、坝基及左右岸坝肩的防渗措施均可满足要求.建议考虑坝基防渗帷幕仅截断3 Lu线以上岩体的防渗方案,并将左岸防渗帷幕的延伸长度减少50 m.     

深层搅拌技术在核安全级地基加固处理中的应用

为了推广复合地基处理加固技术在核电厂核安全级物项地基中的应用,针对某核电站核安全级物项地基加固处理采取了水泥搅拌加固技术进行了方案设计及现场试验研究。现场试验结果表明:松散回填土地基采用水泥搅拌桩加固处理后,地基承载力特征值可由原来的200 kPa增至400 kPa以上;核安全物项主要控制指标剪切波速大幅度提升,由处理前的200 m/s提升到800 m/s以上,大大超过设计及规范要求的400 m/s。因此,水泥搅拌桩加固技术用于处理松填的回填土层不仅能大幅度提高地基承载力,更重要的是能大幅度提升核安全物项主要控制指标剪切波速,满足了核安全物项地基抗震要求,对今后核安全级地基处理提供很好的参考。     

水泥尾矿砂混合料物理力学性质试验研究

为了研究水泥尾矿砂混合料直接修建尾矿坝的可能性和安全性,针对尾矿库现场尾矿砂含水量大、密度小处于软塑状态的特点。在室内对两种配合比水泥尾矿砂混合料不同龄期的压缩和固结特性、渗透特性、三轴剪切特性、无侧限抗压强度特性进行了试验。试验结果表明:尾矿砂中掺入一定量的水泥搅拌后,水泥在尾矿砂中的胶凝作用,加强了土颗粒的联结特性,降低了尾矿砂的压缩性和渗透性,提高了尾矿砂的抗剪能力、无侧限抗压强度。研究结果为采用水泥尾矿砂混合料直接筑坝提供了可靠的设计依据。     

ABAQUS的二次开发在胶凝堆石坝工程中的应用

鉴于分析胶凝堆石坝结构缺少有效手段,利用ABAQUS的二次开发平台,开发了胶凝堆石料非线性弹性本构模型的UMAT用户子程序,提出了实现胶凝堆石坝的施工模拟及新填筑层位移修正的处理方法,并在两种工况下进行有限元模拟计算。结果表明,该方法合理可靠、符合实际工程规律。     

复杂岩层坝基排水异常原因分析及渗控处理技术

针对某在建水库坝基白云岩细微裂隙发育、岩体强度低、基础承压水丰富、施工过程中出现了帷幕灌浆质量难以控制和坝基排水孔出水量大等问题,通过分析工程地质条件、监测数据和施工质量,提出在确保水库正常蓄水和坝体稳定的前提下,采用灌注湿磨水泥浆、适当加大灌浆压力、延长灌后闭浆时间等帷幕补强措施,取消或缩短坝基排水孔、在大坝下游增设...     

特高砂砾石面板坝流变效应及面板防裂措施

针对高面板坝后期变形导致的面板破坏问题,采用大型室内试验测定了大石峡筑坝料流变力学特性,重点研究了后期流变效应对坝体、防渗体应力变形的影响。评估了各期面板浇筑前坝体沉降速率,复核了面板浇筑前预沉降时间的合理性。研究结果表明,该坝各期面板浇筑前设置的预沉降期可将坝顶沉降率控制在5mm/月以内。大坝蓄水运行后面板应力,尤其是轴向应力,较初次蓄水增加明显,存在挤压破坏的风险。论证了在面板受压区设置柔性缝的面板应力改善措施,结果表明该工程措施对削减面板轴向压应力效果明显。总体上,250m级的特高砂砾石面板坝坝体和防渗体应力变形能满足安全控制要求,通过合理的工程措施可保证大坝施工与运行安全。     

金盆拱坝深厚砂砾石地基处理方法及效果

拱坝对建基面要求相对较高,一般要求建基面开挖至弱风化至新鲜基岩处,而建基面处于非岩石基础上的拱坝则较少。金盆拱坝坝基河床深厚砂砾石基础不能深挖清除,拱坝需直接座于经处理的深厚砂砾石地基上。根据实际地形地质及工程特点,采用多道地下连续墙及高压旋喷桩综合处理的方法对金盆拱坝深厚砂砾石基础进行处理。整体有限元分析结果及试运行期间观测资料均表明,该处理方法安全有效,可为类似工程提供参考。     

红雁池三期加高挡灰坝的基础处理措施研究

红雁池贮灰场挡灰坝修建于20世纪60年代末,已经经过两次加高;由于位于高地震区,且三期子坝基础为未完全固化的灰渣,存在坝基液化和渗流稳定问题。因次无法采用惯常的加高办法进行三期加高;通过设计研究采用碎石振冲桩法及在子坝前设置合理的干滩长度得以解决这些问题。     

考虑无限元边界的混凝土重力坝动力损伤分析

针对无限元边界模拟地基可解决使用截断地基时地震波在地基中的能量无法逸散的问题,以观音岩重力坝为例,采用混凝土塑性损伤模型和无限元人工边界,计算了重力坝在不同地震荷载作用下的动力时程响应,验证了无限元边界对地震波能量的逸散作用,比较了材料损伤引起的材料刚度降低对坝体响应的影响,获得了不同地震荷载下坝体损伤的发展规律。