拱坝有缝坝体-坝基系统的非线性抗震分析

本文将坝体和坝肩裂隙岩体作为允许局部开裂和大变形的非线性连续体，用动态接触单元模型进行概化模拟，对小湾高拱坝坝体-坝基系统在高水位运行期遇设计地震荷载作用时的动力反应进行了非线性数值计算，研究了横缝对坝体应力、变形的影响，并对坝肩裂隙岩体的抗震稳定进行了分析评价，数值分析表明：横缝对拱坝坝体的应力和变形影响显著，坝肩潜在滑面的开裂和滑移导致坝体应力增大，坝体的抗震安全性降低，但在运行期高水位遇设计地震荷载时坝体和坝肩裂隙岩体整体稳定。     

基于动接触力法的拱坝坝肩抗震稳定有限元分析

本文提出了应用基于动接触力方法的显式有限元技术进行拱坝坝肩抗震稳定分析的新思路，给出了相关公式。新的分析方法，将坝肩岩体、地基、坝体和库水作为一个统一体系进行动力分析计算，能有效地考虑坝肩可能滑动块体与坝体的动力相互作用，较真实地反映拱坝和坝肩受到地震作用的实际状态，并对小湾拱坝坝肩震稳定进行了分析研究。结果表明：在设计正常水位情况，小湾拱坝的地震作用超载安全系数约为1.3；在设计地震作用下，小湾拱坝的“降强安全系数”仅为2.58，而仅考虑静载作用时，即使以拱坝坝端应力不超过静态抗拉强度作为达到极限状态的工程判别定量标准，其坝肩的静态“降强安全系数”也高达4.0以上。因此，地震的作用使安全系数有较大降低。小湾拱坝坝肩抗震稳定是安全的，但安全裕度不高。     

小湾拱坝设诱导缝对坝体应力变形的影响

对小湾拱坝底部设诱导缝进行了模拟,应用三维有限元方法对小湾拱坝底部设诱导缝和不设诱导缝的拱坝坝体的应力变形进行了计算分析.结果表明：设置诱导缝,能有效地改善坝踵附近的应力分布,且对拱坝的整体稳定安全度影响很小.     

小湾拱坝坝肩加固方案研究

采用非线性有限元法,对小湾拱坝典型剖面1210m高程平切面的加固方案从坝体变位、坝肩岩体应力、坝肩超载安全系数、置换区分载能力四个方面进行研究分析,评价加固方案的效果。研究结果表明,小湾拱坝典型剖面1210m高程右坝肩采用“扁担”式混凝土支撑框架、左坝肩采用传力框架 混凝土置换的加固方案能够有效地提高坝肩的承载能力。     

小湾拱坝1170 m高程坝肩加固方案研究

采用非线性有限元法，对小湾拱坝典型剖面1170m高程平切面的加固方案从坝体变位、坝肩岩体应力、坝肩超载安全系数、置换区分载能力四个方面进行研究分析，评价1170m高程加固方案的效果。研究结果表明。对小湾拱坝典型剖面1170 m高程存在的断层破碎带和蚀变带等地质缺陷，采取用混凝土置换的加固措施，形成了右坝肩纵横交错的“扁担”式混凝土支撑框架、左坝肩“口”字形的混凝土支撑框架加固方案，能够有效提高坝肩的承载能力。     

小湾水电站拱坝设计

小湾拱坝是该工程设计的难点之一，坝高２９２ｍ，河谷较宽，坝顶弦长８２６ｍ，地震设防标准高，设计加速度为０．３０８ｇ；坝址区分布有多条回级以上断层及蚀变带，岩体卸荷发育深．坝体的应力及变位和两岸坝肩岩体的变位都达到了相当高的量级，拱坝设计中遇到的许多问题已超出了现行拱坝设计规范的范围．在这些特定的条件下，设计出一个合理安全的拱坝是相当困难的．本文简要介绍了小湾拱坝在可行性设计阶段（原称初步设计阶段）的体形优化、坝体应力分析、坝肩岩体稳定分析，以及基础处理等方面的设计内容．     

设底缝对高拱坝工作性态的影响

本文用非线性有限元对小湾高拱坝(坝高292.0m)设底缝时的工作性态进行研究，模型中考虑了缝面应力与变位的非线性重调整，考虑了坝体、坝基材料非线性和底缝接触非线性的耦合，模拟了缝的开裂、滑移等非线性。对设缝深度、干缝、湿缝等对高拱坝拱冠、坝踵和坝肩等关键部位的位移场和应力场的影响进行了分析研究，并对设缝前后建基面、坝踵附近的开裂区和屈服区进行分析，研究结果表明，设底缝可以有效地降低高拱坝坝踵的梁向拉应力，对坝踵附近应力影响较大，坝体其它部位应力和位移变化不大。     

三维刚体极限平衡法在小湾拱坝稳定分析中的应用

小湾拱坝为世界第一高双曲薄拱坝，坝肩稳定是其关键问题之一。对于坝肩稳定的计算方法，现阶段仍以刚体极限平衡法为主，辅以有限元及模型试验。本文主要介绍刚体极限平衡法在拱坝体型优化中的应用。力求在满足应力控制标准的前提下，也满足坝肩稳定要求。     

拱坝应力变形及坝肩稳定分析

针对拱坝坝肩岩体稳定分析这一重点问题,文中基于某双曲拱坝,通过ANSYS建立非线性有限元接触分析模型,对两岸坝肩岩基中不连续结构面的非线性接触行为进行数值模拟.在计算分析坝体静力工况下的拱坝应力、位移分布规律基础上,分别采用刚体极限平衡法、超载法和降强法对拱坝坝肩进行了抗滑稳定分析,均论证了该拱坝坝肩是稳定的,研究成果可为拱坝坝肩稳定分析提供参考.     

长塘电站拱坝有限元应力分析及坝肩稳定研究

为深入研究长塘水电站拱坝系统的应力及变形状态、渐进破坏发展过程以及可能的失稳模式和极限承载力,采用三维弹塑性有限元法,针对4种工况（正常蓄水位+温降,正常蓄水位+温升,死水位+温升,校核水位+温升）对坝体和坝基进行了分析计算,并利用强度储备系数法模拟拱坝失稳的渐进破坏过程。结果表明：各种工况条件下,坝体最大有限元等效主应力均小于规范要求的允许应力施工过程仿真模拟,并采用强度储备系数法模拟拱坝失稳的渐进破坏过程,分析研究了长塘拱坝的坝体强度和坝肩稳定问题;J1夹层在两岸坝肩及上游水库表面局部首先出现破坏,当强度系数为2.9时,屈服区在左岸坝肩贯通,大坝失稳。综合分析,长塘水电站拱坝及坝肩系统是稳定的。     

拱坝加切角措施对坝肩拉应力的影响研究

拱坝是空间壳体结构,体型较为复杂,拉应力过大会导致坝肩失稳甚至溃坝。大量的工程经验表明,拱坝最大主应力常出现在坝肩处,坝肩拉应力的大小直接影响大坝的安全运行。为有效减小坝肩拉应力,采用ANSYS有限元等效应力法,建立拱坝整体有限元模型,对模型施加静水压力、泥沙压力、扬压力、重力、弧门推力等荷载,研究已有高拱坝工程中拱坝坝体结构设计中的加切角问题,分析拱坝在正常温升、正常温降2种运行情况下拱坝坝肩受力情况,与在同种运行情况下与不加切角拱坝作对比分析。结果表明:加切角可有效改善拱坝坝肩受力情况,降低坝肩拉应力。研究成果可为减小拱坝坝肩拉应力设计和实际施工提供参考依据。     

小湾高拱坝坝区渗流场对应力场的影响

结合小湾水电站高拱坝工程，分析坝区岩体多重理解隙网络渗流的特点及渗流对应力的影响机理，采用多重裂隙网络模型和有限元数值方法对小湾高拱坝建坝蓄水后坝区渗流场和渗流场影响下的应力场进行分析计算。可以看出，建坝蓄水使坝区渗流场发生较大变化，且使大坝附近的坝基岩体竖向有效应力有增大，也使坝肩岩体的拉应力增大。     

自重与初次蓄水对特高拱坝应力的影响

以小湾拱坝为例,对不同自重施加方式及初次蓄水条件下大坝的应力进行了三维数值仿真分析。对不同施工方案的应力对比研究结果表明,自重施加方式、封拱灌浆过程及初次蓄水均对坝体应力分布有较大影响,自重全部由梁承担过小地估计了坝体上游拉应力,而整体施加自重、水压时,计算得到的拉应力偏大,从计算精度考虑,小湾拱坝应力计算按10次以上的分期浇筑、分期封拱及分期蓄水过程模拟为宜。     

地震危险性分析和地震动输入机制研究

结合溪洛渡,小湾等水电工程,研究300m级高拱坝抗震设计中的基础性问题：场址地震危险性分析中不确定性因素的影响分析,重大工程设定地震的确定,设计地震运输入机制等,建立了中国水利水电强震记录数据库,首次将地理信息系统（GIS）高新技术用于水库诱发地震危险性预测分析。本专题成果成大型高拱坝工程的抗震设计提供了一套更合理,具有实用价值的科学方法。     

高拱坝抗震设计研究进展

本文概述了高拱坝抗震面临的关键技术问题和国内外的研究动态，简要介绍了近年来我国各有关单位结合小湾、溪洛渡等工程对高拱坝抗震进行攻关研究的目标和思路，以及当前研究的进展。内容包括拱坝体系作为宫续介质的地震反应和坝肩抗稳定方法及其在小湾拱坝工程中的实际应用，拱坝整体和有缝模型的动力试验；拱坝体系作为离散介质的地震及反应和坝肩抗震稳定分析方法；厚淤砂时坝面动压影响；以及拱坝随机震动场作用下的反应分析。     

小湾拱坝坝肩稳定平面地质力学模型试验研究

小湾水电站是澜沧江中下游河段梯级开发的“龙头”水库,大坝为292 m高的双曲拱坝,坝址具备修建高拱坝的优越地形条件,但地质条件较为复杂。针对小湾拱坝1210 m高程坝肩的地形地质条件,对坝肩未进行加固处理方案,采用地质力学模型试验方法,抓住影响坝肩稳定的主要因素,利用超载法进行破坏试验研究,分析坝体及坝肩变形分布特征,探讨坝肩失稳的破坏过程、破坏形态和破坏机理,确定坝肩超载稳定安全度。     

小弯高拱坝坝踵开裂的有限单元法分析

在开裂单元中引入不连续形函数，然后基于虚功原理推导出开裂单元的广义刚度矩阵和广义荷载的具体表达式，以及有限元平衡方程，从而建立了一种三维裂缝扩展的不变网格有限元分析方法。运用该方法对已建的二滩拱坝和待建的小湾工程拱坝在相同的工况下进行了对比计算。计算结果表明：在目前所考虑的影响因素下，小湾拱坝和二滩拱坝的开裂范围、开裂程度及对网格疏密、混凝土抗拉强度和水力劈裂等影响因素的敏感程度都非常相似。考虑到二滩工程已建成，且运行正常，可以初步判定小湾工程的拱坝坝踵开裂危险性不大。     

拱坝—可压缩库水—地基地震波动反应分析方法

本文采用理论数值模型严格模拟可压缩库水与拱坝、地基间的动力相互作用，提出了一种拱坝—可压缩库水—地基系统地震波动反应的时域显式分析方法.针对位于Ⅸ度地震设防区、坝高292m的小湾高拱坝，用本文方法进行了地震动力反应分析，得到如下结论：考虑库水可压缩性将显著降低对小湾拱坝抗震起关键控制作用的部位的动拉应力，降低幅值可达45%，表明附加质量模型过分夸大了小湾拱坝的地震动应力反应，对小湾拱坝的抗震安全评估是不合理的.     

小湾拱坝设计及基础处理

小湾拱坝动静应力水平较高，在拱坝体型优化及应力分析中采用多种数值分析方法和模型试验进行深入研究，特别是对于高拱坝坝踵可能出现的开裂问题和抗震问题开展了一系列攻关研究，并采取了相应的工程措施。坝肩稳定是高拱坝安全的关键，针对存在于坝肩抗力岩体内的地质缺陷，首先采用多种数值分析方法和模型试验对抗滑稳定性和变形稳定性进行深入研究在此基础上，从安全可靠、经济合理以及可实施性等方面充分论证和分析比较各种加固处理措施，综合确定了实施方案。