土石坝应力路径三维有限元数值分析

对某土石坝进行了三维有限元应力应变计算,分析了土石坝在填筑期及蓄水期的应力路径变化特性。研究表明,无论是填筑期,还是蓄水期,坝体内各点都为等应力比的应力路径,大主应力与小主应力增量之比基本保持常数,但填筑期及蓄水期的比值大小不同,且该值大小与该点的位置和所处的材料分区有关。研究成果为进行土石坝相关试验提供了依据,也为研究适合于土石坝应力变形分析的本构模型提供了参考。     

基于邓肯—张模型的土石坝有限元分析

取坝体河床部位最大横断面为计算的典型剖面,进行了二维非线性有限元分析.坝体以及覆盖层采用了邓肯-张E-v和E-B本构模型,在混凝土盖板和心墙之间设置了无厚度GOODMAN接触单元.考虑坝体填筑和分期蓄水相结合的施工过程,分析得出了坝体(包括覆盖层、填筑区等)顺河流向水平位移、竖直沉降、应力水平、大主应力以及小主应力分布等情况,同时得出了一系列有益的现象和规律,对于同类工程的建设、实际工程的设计与施工具有一定的借鉴作用.     

基于邓肯—张模型的土石坝有限元分析

取坝体河床部位最大横断面为计算的典型剖面,进行了二维非线性有限元分析.坝体以及覆盖层采用了邓肯-张E-v和E-B本构模型,在混凝土盖板和心墙之间设置了无厚度GOODMAN接触单元.考虑坝体填筑和分期蓄水相结合的施工过程,分析得出了坝体(包括覆盖层、填筑区等)顺河流向水平位移、竖直沉降、应力水平、大主应力以及小主应力分布等情况,同时得出了一系列有益的现象和规律,对于同类工程的建设、实际工程的设计与施工具有一定的借鉴作用.     

本构模型对高心墙堆石坝变位和应力计算的影响

采用邓肯-张E-B模型、E-μ模型、成都科大K-G模型3种非线性弹性模型,对双江口心墙高堆石坝进行了三维有限元应力变形模拟计算,比较分析了不同模型参数对坝体变位和应力的影响。计算结果表明,3种模型参数下坝体变形规律相同,但量值有所差异;3种模型下心墙特征点主应力计算结果有一定差别,而上下游堆石的主应力差别微小;正常蓄水工况下,坝体上游堆石部分区域应力水平达到0.9,建议在蓄水和水位骤降工况下采取必要的工程措施予以加固。     

塑性混凝土心墙坝应力变形特性研究

为研究塑性混凝土心墙坝的应力变形特性,通过选取合适的本构模型、接触单元、施工过程和蓄水过程模拟方法等,结合工程实际,运用三维非线性有限元法对大坝应力变形进行计算分析。研究结果表明:在竣工期和蓄水期,坝体的水平位移及垂直位移的分布特征与一般均质土坝一致;大坝的大主应力均为压应力,从坝面向坝内应力逐渐增大,且最大值发生在坝体底部心墙附近;小主应力除局部存在较小的拉应力外,其余均为压应力。     

沥青混凝土心墙坝的应力及变形特性

基于三维有限元数值模拟技术,对某沥青混凝土心墙坝进行了应力及变形分析.计算中采用Duncan-Chang E-B模型作为坝体及心墙材料的本构模型,考虑蓄水后心墙上游堆石料的湿化效应,对大坝填筑和水库蓄水过程进行模拟,得到了竣工期及蓄水期两种工况下沥青混凝土心墙和坝体的位移、应力分布规律.计算结果表明,坝体及心墙的应力变形值均处在合理范围之内,坝体填料和心墙材料满足强度要求,为结构设计、施工提供了参考依据.     

砂土ＵＨ模型在土石坝有限元分析中的应用

利用砂土ＵＨ模型对两岔河水库工程心墙堆石坝进行了应力变形三维有限元计算,分析了坝体在竣工期和满蓄期的应力变形特性。结果显示:坝体在竣工期和满蓄期的最大沉降分别为７３．８ｃｍ和７７．７ｃｍ;坝体在竣工期和满蓄期的大主应力、小主应力均存在拱效应,大主应力的拱效应更显著,心墙内小主应力均为正,未出现拉应力;竣工期和满蓄期防渗墙左右两侧小主应力出现了拉应力区,防渗墙最大拉应力和压应力均在混凝土强度容许范围内。大坝应力变形的计算结果符合心墙堆石坝应力变形一般规律。有限元计算结果均在合理范围内,表明砂土ＵＨ模型在土石坝工程中有较好的适用性。     

不同加载顺序下某高心墙堆石坝静动力计算

某拟建高心墙堆石坝考虑完全填筑后蓄水和边填筑边蓄水两种加载顺序,采用有限元方法对其进行静动力分析,结果表明:加载顺序对动力计算的影响很小,对静力计算的影响较大。在边填筑边蓄水的加载顺序下,坝体的竖向沉降和应力值较大,心墙较大的中主应力能够减小水力劈裂的可能性,同时这种加载顺序也可提高心墙和反滤层抗液化的能力。     

某心墙坝蓄水初期应力变形性态分析

蓄水初期水位上升使得土石坝应力场和渗流场存在错综复杂的相互作用,而忽略渗透作用仅研究应力变形易产生偏差.本文基于Biot 固结理论,采用变渗透系数的方法进行坝体施工期、蓄水期的流固耦合分析,并考虑坝料初始含水率及初始应力场的影响,以较真实的模拟蓄水初期瞬态渗流场对坝体应力变形的影响.结果表明：孔隙水压力的消散往往伴随着土体的变形,竣工期大坝变形主要以沉降为主,大主应力存在明显拱效应;蓄水使得心墙上游侧应力减小,坝体向下游错切变形.因此,初次蓄水对坝体不利,流固耦合作用对土坝蓄水初期应力变形影响不可忽视.     

糯扎渡水电站心墙堆石坝平面有限元应力应变计算分析

糯扎渡水电站初拟装机容量560万kW，心墙堆石坝量大坝高258m，在可行性研究的选坝阶段，对推荐坝型的各材料分区方案分别进行了平面有限元应力应变分析，得出了合理性结论。并对下一步坝体优化设计提出了建议。     

鱼背山面板堆石坝安全监测成果分析

文中着重介绍了鱼背山面板堆石坝在施工期和蓄水期的变形观测结果。变形监测资料分析表明 :坝体内不同部位垂直沉降和水平位移 ,主要受施工期大坝主体工程填筑和水库蓄水的影响 ,坝基孔隙水压力变化与库水位变化成正比。在大坝运行初期 ,及时地分析和判断出面板的两处裂缝 ,在水库放空检查时 ,裂缝所在的部位和开裂宽度与监测结果非常吻合。为及时制定补救措施提供了科学依据。     

混凝土面板堆石坝地基防渗墙塑性损伤数值分析

在坝体填筑和水库蓄水作用下,防渗墙工作和受力条件复杂,可能产生塑性应变和墙体开裂.本文结合实测资料和数值分析,研究面板堆石坝深覆盖层地基防渗墙的应力变形和损伤特性.在基于实测资料分析防渗墙应力变形特性的基础上,采用混凝土塑性损伤模型,建立防渗墙应力变形及损伤特性的三维数值计算模型.数值模型考虑坝体和地基渗流-应力耦合效...     

强震区堆石坝应力变形的DDA法分析

基于非连续变形分析方法(DDA),针对堆石坝中堆积颗粒的应变特性,对各部分程序建立或改进了接口,实现了堆石料的随机分布,并且能够满足级配要求;同时也实现了堆积颗粒在筑坝中逐层堆积、逐层加载的过程。探索了DDA中弹簧刚度和步位移比的最佳取值范围。在此基础上,分析了堆石坝施工、蓄水及地震作用下的应力变形特征。结果表明:施工过程中坝体的沉降量最大;蓄水后,坝体两侧水平位移变化明显,出现向下游偏移的趋势;在地震波作用下,坝体水平向和竖向加速度峰值随高程增加而增大,符合一般堆石坝规律,表明改进后的DDA程序具有较好适用性。     

混凝土高拱坝施工期温控防裂仿真研究

混凝土高拱坝封拱和蓄水是一个持续时间较长的动态交替过程。浇筑方案对坝体施工期温度场和温度应力有着重要的影响。采用三维有限元法对小湾混凝土高拱坝22号坝段两种浇筑方案的施工期温度场及温度应力进行了全过程仿真分析,得到了高拱坝温度场及温度应力变化的一般规律．提出了减小二期冷却结束时温度应力的措施。仿真计算中考虑了坝体混凝土材料的热力学性能、浇筑过程、水管冷却、环境温度变化、封拱和蓄水过程。仿真结果对混凝土高拱坝的温控防裂设计有参考价值。     

Analysis of working behavior of Jinping-I Arch Dam during initial impoundment

To study the stress, deformation, and seepage pressure during the initial impoundment of the Jinping-I Arch Dam, monitoring analysis and numerical calculation were used in a dam behavior analysis that focused on the working behavior of the dam during the late period of the initial impoundment up to the end of November 2014. The numerical calculation was performed based on feedback analysis of the deformation and stress of the arch dam through inversion of the elastic moduli(E) of the dam body and foundation, using a three-dimensional finite element model for the linear elastic material of the arch dam. The main monitoring indices presented insignificant changes in the late period of the initial impoundment, and the results of feedback analysis were consistent with monitoring results. Analysis results also show that the deformations of the dam body and dam foundation were within the design range; the dam stress distributions were normal, with values lower than the design control criteria; and the seepage flows through the dam body and dam foundation were lower than the design drainage capacity of the deep-well pump house, demonstrating that the Jinping-I Arch Dam was in good working condition, and the initial impoundment had been successfully completed. The results of the working behavior analysis of the Jinping-I hydropower project during the initial impoundment can provide references for safe operation of similar projects.     

300m级超高斜心墙和直心墙堆石坝应力变形分析

为了优化设计和安全评价,对某300 m级超高直心墙堆石坝和作为比较方案的斜心墙堆石坝进行了三维有限元应力变形计算。对坝体堆石料采用邓肯张E-B非线性弹性模型,对高塑性黏土与混凝土结构接触面采用Goodman单元模型,分43级荷载对坝体的施工和蓄水过程进行模拟,比较分析两种坝型在蓄水期坝体和心墙的应力和变形性状。结果表明,相对直心墙方案,斜心墙方案计算所得坝体的最大水平位移相对较小,垂直沉降较大。斜心墙方案下心墙两岸坝肩处高应力水平区域有所减小,可以适当改善心墙上游面单元的应力和变形条件。斜心墙方案下心墙的拱效应相对较弱,其抗水力劈裂的性能稍好。     

新疆EDG水库沥青混凝土心墙坝三维有限元分析

采用邓肯-张E~μ模型对EDG水库大坝进行了三维非线性有限元静力分析,通过对沥青混凝土心墙坝的应力与应变分析,研究满蓄期砂砾料坝体的应力、位移分布。结果表明:大坝变形量值和分布规律基本合理,应力应变均在合理范围,大坝安全稳定。     

土石坝非稳定渗流场和应力场耦合分析方法

开展饱和／非饱和土的非稳定渗流场和应力场的耦合分析方法研究,考虑土石坝施工过程的初次蓄水变形、运行期考虑降雨和库水位升降导致的坝体变形对坝体安全的影响,对科学客观地评价坝体安全性具有重要意义。在对分析对象做出合理假定的基础上,推导了非稳定渗流场和应力场耦合的等价积分方程,对其进行了空间域和时间域的有限单元离散,并用Fortran90编制了相应的求解该耦合问题的非线性有限元程序。对一土柱非饱和固结问题的计算分析和一均质坝考虑施工过程和蓄水过程的应力应变计算分析表明,提出的针对土石坝的非稳定渗流场和应力场耦合分析方法是合理的,可以应用于实际工程。     

水布垭混凝土面板堆石坝设计

在水布垭混凝土面板堆石坝的设计中，针对筑坝材料的特性和堆石体的变形特征，进行了坝体结构及坝体材料分区的设计。对面板应力应变分析，采用Ｅ－Ｂ模型进行三维非线性有限元计算，计算成果表明：就坝体变形而言竣工期和蓄水期的水平位移与垂直沉降值，比照已建工程均在劲旅范围内；面板位移与应力分析的结果亦与已建工程的面板应务分布规律一致。