白鹤滩水电站坝基加固方案评价

白鹤滩水电站是我国继三峡、溪洛渡之后开展前期工作的又一座千万千瓦级以上的水电站。坝基区柱状节理岩体发育,其力学指标相对较低并表现出显著的各向异性力学特性,拟采用垫座方案减少破碎柱状节理岩体和部分结构面对拱坝稳定性和安全性的影响。根据精细的地质信息建立三维数值模型,基于微结构张量方法开发了柱状节理岩体横观各向同性弹塑性本构模型。通过视柱状节理岩体为各向同性和各向异性模型的对比研究分析各向异性的影响;对比分析了白鹤滩水电站坝基岩体加固前后坝体一坝基的位移和应力分布情况,以评价加固方案的可行性;采用水压力超载法对大坝一坝基的整体稳定性进行了分析。本研究可为白鹤滩水电站可行性研究终期阶段提供技术依据和科研支撑。     

单节理岩体渗流应力耦合特性研究进展与分析

水利水电工程中坝基、边坡及地下引水隧洞等岩体工程,由于地应力的作用,实际工程岩体往往处于三向不等压应力状态,则三向不等压主应力作用下节理岩体的渗流特性研究对水利水电工程的安全性评价与稳定性分析至关重要。三向主应力作用下单节理面渗流特性是最基本的研究课题,对三向主应力作用下单节理面渗流特性的国内主流研究思路与成果进行了系统的归纳与总结,并讨论了各类渗流与应力耦合关系式的优缺点。分析结果表明既有研究成果差异性较大,尚未形成成熟的理论体系。在吸取有益成果的基础上,给出了一种较合理的三向主应力作用下单节理面内渗流与应力耦合关系式,研究结果可为构建节理岩体渗流与应力耦合分析的理论模型及其他工程岩体渗流分析提供有益研究方向。     

适应柱状节理玄武岩坝基的特高拱坝结构研究

白鹤滩水电站坝址区柱状节理玄武岩发育,其岩芯破碎,完整性较差,变形模量等力学指标相对较低,还表现出各向异性及开挖后易松弛的特性.白鹤滩水电站是首次将柱状节理玄武岩应用于高拱坝坝基,为研究特高拱坝适应基础岩体的力学特性,本文提出了拱坝扩大基础的结构形式.应用三维有限元方法,计算研究了扩大基础受力机理及效应,并研究柱状节理...     

高拱坝整体稳定地质力学模型综合法试验与数值分析

大岗山拱坝地质构造复杂,影响拱坝整体稳定的岩脉、断层、节理裂隙众多,针对工程地质特点,采用整体地质力学模型综合法试验与三维非线性有限元相结合的方法进行研究,对坝址区地形、地质条件,包括岩体、岩脉、断层、节理裂隙等主要地质缺陷的特征进行物理和数学模拟,分析坝体及基础变形特征,探讨坝肩、坝基失稳的破坏过程和破坏形态,得出拱坝及坝基综合稳定安全度为5.0 ～5.6(试验值)、5.6 ～6.0(计算值),以此评价工程的安全性,提出加固处理建议.     

核电站人工边坡稳定性评价

通过某核电站人工边坡进行了节理化岩体边坡稳定性研究初步的实例应用,证明了利用岩体结构面网络模拟图,分别通过建立节理单元和引入损伤力学以连续性介质进行类似强度折减处理不连续性问题两种不同方法的可行性,实现了将结构面网络模型用于数值计算模型,从而可以在评价节理化岩体边坡稳定性时,使有限元计算考虑结构面的影响,最终可拓展为工程应用服务。     

核电站人工边坡稳定性评价

通过某核电站人工边坡进行了节理化岩体边坡稳定性研究初步的实例应用,证明了利用岩体结构面网络模拟图,分别通过建立节理单元和引入损伤力学以连续性介质进行类似强度折减处理不连续性问题两种不同方法的可行性,实现了将结构面网络模型用于数值计算模型,从而可以在评价节理化岩体边坡稳定性时,使有限元计算考虑结构面的影响,最终可拓展为工...     

复杂裂隙岩体天然渗流场反演分析

水电工程地形地质条件复杂,岩体中常发育有多组节理裂隙,由此造成岩体渗透特性在空间上呈现明显的分区、分带和各向异性的特征。基于大岗山水电站厂房和坝址区地形地质条件和岩体五组主要节理裂隙发育特性,建立三维有限元计算模型,采用二次规划反演法、裂隙岩体渗透张量分析法和自由面计算固定网格法进行分析,利用计算水位与钻孔实测水位的对比,反演出厂房和坝址区天然渗流场,确定了渗透参数和边界条件,为其他工况渗流场分析计算和渗控措施优化提供了基础参数和依据。     

坝踵区岩体非均质性对重力坝坝踵应力的影响

混凝土坝的坝踵部位属高应力梯度区,是混凝土坝应力分析的关键部位。本文通过精细网格模拟研究了重力坝坝踵应力情况,就均质坝基和非均质坝基弹模变化对坝踵主拉应力的影响,得出了如下结论：①均质坝基弹模与非均质坝基敏感区域的变异单元弹模变化相同的幅度,非均质情况引起的坝踵应力的变化远大于均质情况。在用精细网格对坝踵进行模拟时,应同时考虑到该网格水平材料的非均质性,否则,精细网格计算也可能是徒劳的。②在非均质坝基情况下,坝踵最大主拉应力对坝踵相邻岩体（〈1米）弹模变化极为敏感,稍远处局部岩体弹模的变化则影响很小。     

江垭水库坝基温泉对坝区岩体抬升变形的影响

从理论上讲，大坝建成后，水库蓄水，坝基受坝体及库水重力的影响，应力增大，坝基岩体产生弹性压缩变形而下沉。而江垭大坝建成并蓄水后，坝区岩体产生异常抬升现象，两岸山体最大抬升值21.8 mm，坝基最大抬升值达33.4 mm。通过大量试验和研究，分析得出距坝基90 m以下的温泉承压热水是产生抬升的根本原因。     

考虑混凝土软化和分期施工的坝后背管非线性分析

考虑混凝土开裂后的软化特性和坝体分期施工,采用三维钢筋混凝土非线性有限元法,研究钢衬钢筋混凝土坝后背管在静力作用下的承载性能规律。研究表明:考虑混凝土开裂后的软化特性将减小背管混凝土开裂区的范围,同时也将减小钢材应力,且背管斜直段长度越短,软化作用的有利影响越显著;考虑分期施工增大了背管混凝土的开裂区,提高了钢筋应力,坝基岩体强度参数越低,钢材应力提高值越大。     

深覆盖层土石坝三维有限元应力应变分析

采用邓肯张E—B非线性模型对某深覆盖层坝基上沥青混凝土心墙土石坝进行了三维有限元应力应变分析，采用无质量地基模拟坝基和山体对坝体沉降变形和应力的影响，给出了深覆盖层上坝体的应力和变形特点，特别是沥青混凝土心墙上的应力、位移分布特点，为大坝的安全设计提供理论依据。     

水库大坝地基地震液化特性及动力有限元分析

为了考虑尔王庄水库大坝地基地碰液化及动力特性,首先通过室内动三轴试验研究粉土、粉砂在动荷载作用下的孔压累积特性。提出了选择双幅应变达到5％作为土样液化的标准;然后采用现场标贯试验和室内动三轴试验对水库坝基中的粉土、粉砂层进行了液化判别,并对判别结果进行了对比分析;同时在液化判别的基础上利用有效应力动力分析方法对坝基土体进行了考虑渗流和不考虑渗流的地震液化的非线性动力有限元分析,并将液化的判别结果与现场标贯试验、室内动三轴试验的判别结果进行对比,从中得出一些有益的结论可供类似工程参考。     

天生桥一级水电站岩体三维渗流初步分析

天生桥一级水电站坝高库大,地质条件复杂,坝区岩体是由岩性各异岩层组成的单斜地层结构,并发育有数条断层,坝区地下水渗流场的变化情况是大坝安全运行必须考虑的重要因素之一。本文将双重裂隙系统渗流模型应用于天生桥一级水电站的三维渗流计算中,对不同工况下的坝基岩体和坝体渗流场的变化特征及坝基渗漏量进行了初步分析,其结果可为水库运行管理提供参考。     

裂隙岩体三维非稳定渗流场与应力场耦合分析

本文从宏观的角度把裂隙岩体作为等效连续介质模型,编制三维有限元程序对裂隙岩体进行非稳定渗流场与应力场耦合分析,并应用工程算例比较分析研究非耦合与耦合作用条件下三维非稳定渗流场和应力场变化规律。研究结果表明该方法是可行的;与非耦合作用相比,考虑耦合作用减少了断面的渗流量,坝基应力场增大;库水位下降具有一定的滞后效应,且下降速率越大,滞后效应越明显。因此,在岩土体分析中用等效连续介质模型进行三维非稳定渗流场与应力场耦合分析研究,对水利工程、岩土工程、煤炭开采及石油二次开发等领域多场耦合作用研究具有广泛参考和应用研究价值。     

基于增量位移模式的施工期坝基综合变模反分析

本文从实用角度出发,论述利用大型通用软件MSC.Marc及其用户子程序实现初始地应力场施加的方法,在此基础上模拟坝基岩体的开挖;考虑到开挖施工过程的影响,提出基于增量位移模式的加权逆解反分析计算方法;以小湾拱坝为工程实例,建立模拟坝基开挖的有限元模型,反演该坝基综合变形模量,获得坝基的初始变形场,为后期模拟小湾坝体浇筑加载过程奠定基础;最后还与遗传优化算法计算结果作了对比。计算结果表明,文中提出的方法方便简洁,结果合理,具有较强的实用性。     

基于LHS的坝基岩体三维裂隙网络模拟

坝基岩体裂隙发育直接影响水电工程的结构安全与渗流稳定,建立准确的坝基岩体三维裂隙网络模型是分析坝体安全的基础。岩体裂隙数量巨大,分布复杂,以往的研究多采用Monte Carlo简单随机抽样方法获取裂隙参数的样本数据,进而建立二维或三维裂隙网络模型,忽略了揭露面以下裂隙数据对模拟结果的影响,计算结果稳定性差、精度低,且容易产生样本坍塌的问题。本文提出了水电工程坝基岩体三维裂隙网络的模拟方法,即在坝基揭露面裂隙数据的基础上,融合钻孔摄像技术获取的钻孔全孔壁资料,对裂隙面位置、大小、数量和产状等参数进行统计;然后采用拉丁超立方抽样(Latin Hypercube Sampling)方法对裂隙参数进行随机模拟;最终利用Visual Geo软件建立三维裂隙网络模型。该方法应用于某水电站坝基裂隙三维网络模拟中,并与传统的Monte Carlo方法进行对比,结果表明:该方法在融合揭露面裂隙资料和钻孔摄像数据的前提下,空间填充性好,模拟结果更加接近实测值,为水电工程坝基稳定分析提供了可靠的技术手段和准确的模型基础。     

超高心墙堆石坝拱效应分析

心墙拱效应会降低心墙竖向应力,诱发水平裂缝,从而产生水力劈裂,危害大坝安全,这在超高心墙堆石坝中尤为显著。以某300 m级高心墙堆石坝为研究对象,通过实测资料和有限元计算分析了坝体应力沉降规律,探讨了坝体材料对心墙拱效应影响状况及土拱作用较强的部位,进而评估了因拱效应导致水力劈裂的可能性和心墙应力传递随高程的折减情况。研究表明,心墙最大沉降的计算值略低于实测统计值,坝体内部没有出现拉应力;心墙坝基处下游部位拱效应影响较大,坝基以上部位心墙坝轴线处拱效应明显,基本不会因拱效应影响导致出现水力劈裂;拱效应受心墙与坝壳变形模量比和心墙泊松比影响较大;780 m高程以上部位土拱作用明显,导致上部应力向下传递的折减较大。     

大吨位预应力锚索对拱坝坝肩稳定的作用分析

运用ANSYS程序建立了李家峡水电站坝区三维有限元模型，计算分析了不同工况尤其是大吨位预应力锚索施加后大坝及坝肩岩体的位移和应力分布特征以及左坝肩的稳定性，对电站的安全运行有重要的参考价值。     

水布垭枢纽地下厂房围岩稳定及锚固分析

本文采用一种特殊的岩体灌浆锚杆有限元数值模拟方法,并结合水布垭枢纽工程,对其地下厂房2#机组剖面进行了二维非线性有限元分析,主要研究了主厂房洞室开挖过程中及开挖完成后围岩的应力状态、位移值以及塑性区分布范围,重点分析了喷锚支护措施的加固效果。     

考虑流固耦合的三维强度折减有限元程序研制

探索通过有效应力实现渗流场和应力场耦合的三维有限元方法和考虑渗透压的强度折减有限元技术,并研制成功一个考虑渗流场和应力场耦合的三维强度折减有限元程序,通过与传统极限平衡法分析结果对比研究,对抗剪强度折减有限元法分析边坡稳定问题的适用性进行了评价．得出采用三维强度折减有限元法确定考虑渗流场的边坡稳定性安全系数是可行的结论。