基于不同地基条件下Hardfill坝的破坏模式及稳定性研究 (研究生论坛）

Hardfill坝是一种介于重力坝与土石坝之间的新坝型,坝体结构特性较好,整体应力水平较低,应力集中不明显,但是Hardfill坝对于地基的适应能力如何还有待了解,所以对其在不同地基条件上的结构破坏模式与稳定性的研究很有必要。本文采用地质力学破坏模型试验和有限元计算,针对在外荷载作用下Hardfill坝在均质地基以及含有复杂结构面的地基上的破坏模式及其稳定性开展研究。结果显示：在均质地基上Hardfill坝由坝踵首先开裂,并沿着建基面一直贯通直至坝趾处发生整体失稳,超载安全系数较大;在含有软弱结构面的复杂地基上的坝与地基主要在软弱结构面出现塑性破坏,最终沿软弱结构面发生滑动失稳,稳定安全度相对于均质地基较弱。     

基于实测资料的混凝土拱坝反馈分析及安全度评价

基于原型观测资料及坝体坝基弹模反演结果,采用有限元法对贵州地区某混凝土拱坝进行了反馈分析及安全度复核.首先对大坝在不同设计工况下的工作性态进行了反馈分析,并对坝体弹模进行了敏感性分析;然后采用强度储备安全系数法和超载法,对拱坝沿坝肩薄弱面的抗滑稳定性及大坝坝体损伤进行研究,并采用塑性区贯通和迭代过程不收敛时的强度储备安全系数或超载系数作为大坝安全度评价指标.本工程研究结果表明,不考虑温度荷载时,坝体弹模值主要影响坝体应力的分布,对最大拉应力值影响不大;考虑温度荷载后坝体弹模值对坝体的最大拉应力及分布均有显著影响;温度荷载对沿坝肩薄弱面的大坝抗滑稳定安全度影响不大,但对基于坝体损伤分析的大坝整体安全度有一定影响.     

重力坝均质坝基的失稳机理研究

本文通过数值模拟重力坝均质坝基的破坏过程,对其失稳机理进行了分析研究。结果表明,坝基的破坏主要表现为坝踵裂缝的延伸和坝趾附近基岩剪切屈服区的扩展。当屈服区在坝基浅层形成上下游贯通时,坝基承载能力达到极限值,大坝沿塑性屈服层滑移,从而导致整体失稳。     

Hardfill坝与重力坝结构特性对比分析

摘 要：Hardfill坝是一种介于重力坝与土石坝之间的新坝型,其基本剖面为对称梯形,上游设防渗层,采用一种称为Hardfill的低强度材料通仓碾压填筑。为了解Hardfill坝的结构安全性能,以重力坝作为参照,运用结构模型试验方法,结合有限元数值模拟,对Hardfill坝的应力和变形进行研究,分析其结构方面的特点及优势。研究结果表明：Hardfill坝在各种工况下均有良好的工作性能,坝体以压应力为主,整体应力水平较重力坝低,应力梯度较小,且基本沿剖面中心线呈对称分布,无明显应力集中。在相同超载倍数下,Hardfill坝坝体变位较重力坝小。对比表明,Hardfill坝极限承载能力强,超载系数大,坝体应力分布均匀,是一种高安全性的坝型。     

Hardfill坝的基底压力和附加应力计算

主要采用弹性理论分析方法并辅以有限元数值模拟方法,分析Hardfill坝建基面上以及坝基内部的应力状况,探明坝基的应力分布规律,求出地基内附加应力大小及分布的解析解,确定Hardfill坝对地基承载力的要求.利用有限元和数值方法拟合出基底压力大小分布,以基底压力来等效坝体对地基的作用,进一步求出对应的附加应力解析公式.解析公式中设置了几个参数使其适用于不同的筑坝材料和地基岩体,以及不同坝高情况的应力计算.研究结果虽然来自Hardfill坝但也适用于其他基底压力为曲线形的建筑物地基附加应力求解.     

Hardfill坝与重力坝结构特性对比分析

Hardfill坝是一种介于重力坝与土石坝之间的新坝型,其基本剖面为对称梯形,上游设防渗层,采用一种称为Hardfill的低强度材料通仓碾压填筑。为了解Hardfill坝的结构安全性能,以重力坝作为参照,运用结构模型试验方法,结合有限元数值模拟,对Hardfill坝的应力和变形进行研究,分析其结构方面的特点及优势。研究结果表明:Hardfill坝在各种工况下均有良好的工作性能,坝体以压应力为主,整体应力水平较重力坝低,应力梯度较小,且基本沿剖面中心线呈对称分布,无明显应力集中。在相同超载倍数下,Hardfill坝坝体变位较重力坝小。对比表明,Hardfill坝极限承载能力强,超载系数大,坝体应力分布均匀,是一种高安全性的坝型。     

桑郎拱坝整体稳定安全度数值分析

采用三维弹塑性有限元方法,利用超载法、强度储备系数法和综合法分析了桑郎拱坝的失稳破坏过程,得到其整体破坏特征和整体安全系数.计算结果表明,模拟破坏的方法不同,其渐进破坏过程和失稳模式不同,但各种方法都同时反映出两侧拱端是坝体最薄弱的部位,而根据收敛性和突变性综合判断得到大坝的整体安全度,该稳定安全度满足要求.     

Hardfill坝渗流场数值分析

根据渗流计算理论并利用有限元计算方法,着重研究Hardfill坝在不同透水性坝基下的渗流场规律,并将其与设置各种不同防渗排水措施后的Hardfill坝渗流场规律进行比较,以便确定合理的防渗排水体系.通过变化坝基的渗透系数模拟各种不同透水性坝基.将计算结果整理成流网图和特征点渗透坡降图,为整体把握Hardfill坝的渗流特性和Hardfill坝的进一步研究工作打下基础.     

弹性理论法计算Hardfill坝坝体应力

为清楚地描述Hardfill坝的坝体应力分布情况,运用弹性理论法推导了Hardfill坝在自重、上游水压力及扬压力等主要荷载作用下的坝体应力计算公式.基于无限楔体的标准解,利用圣维南原理和迭加法推导出Hardfill坝在自重及水压力下的应力计算公式;并在辛克维兹所解决的三角形渗透压力所引起的坝体应力问题的基础上,推导Hardfill坝在渗透压力作用下的应力计算方法.通过与有限元法计算结果的比较,验证了弹性理论公式对Hard-fill坝坝体应力分布描述的可靠性.     

复杂地基重力坝与胶凝砂砾石坝变形破坏对比分析

胶凝砂砾石坝（CSG坝）是一种新型坝,具有大坝整体应力水平低、施工快速以及节约工程投资等优点。本文采用地质力学模型试验法,对CSG坝与重力坝在复杂地基上的深层抗滑稳定问题以及破坏差异进行分析,CSG坝原型选取守口堡大坝,与武都重力坝19#坝段坝址区复杂地基相结合成一新坝段,从而模拟CSG坝在复杂地基下的运行情况,并通过模型加载试验得到坝体的变形特点及复杂地基中断层和层间错动带的破坏形态。通过CSG坝与武都重力坝19#坝段的模型试验数据以及两者破坏形态对比分析中可以得到：1）在相同的超载倍数下,重力坝坝体较CSG坝坝体变位较大;2）在最终破坏阶段,CSG坝与重力坝坝体均有轻微的扭转,其中重力坝坝体有轻微的顺时针转动,CSG坝坝体有轻微的逆时针转动;3）CSG坝与重力坝所在复杂地基的断层均发生了不同程度的滑移,其中断层10f2、f115发生了较大的相对变位;4）重力坝整体向下游变位较CSG坝明显,挤压破坏情况较为严重;5）模型试验中得到CSG坝安全度为6.4,重力坝安全度为3.0,运用刚体极限平衡分析得到CSG坝安全度为5.9,重力坝安全度为2.5。模型试验结果与理论分析结果得到相互验证,因此,从两者数据结果可得出CSG坝的极限承载能力较重力坝强,超载系数大,安全度较重力坝高,说明CSG坝是一种高安全性的坝型。     

Hardfill坝断面优化设计的探讨

介绍了一种新的碾压混凝土坝形式——Hardfill坝,这种新坝型综合了碾压混凝土坝和堆石坝的特点,筑坝材料为一种放宽要求的贫碾压混凝土——Hardfill.参照混凝土重力坝和土石坝断面设计方法,对Hardfill坝的断面形式进行研究.结合Hardfill坝的特点,加入了稳定坡角这一约束条件,提出了Hardfill坝体型优化设计方法,可作为Hardfill坝断面设计的参考.     

Hardfill筑坝材料应力—应变特性与本构模型研究

胶凝砂砾石（Hardfill）材料是用少量胶凝材料将砂砾料固结得到的一种低强度筑坝新材料。通过对材料试验资料的分析,获得Hardfill材料应力—应变关系的特点为：表现出较典型的弹塑性材料应力—应变特征;在低应力水平表现为线弹性性质,当应力达到峰值强度的60%～80%后逐步进入弹塑性阶段,直至达到峰值强度;其后,应力随...     

研究生论坛：含不同倾角结构面的重力坝坝基深层抗滑稳定研究

为了研究存在不同倾角结构面时的重力坝坝基深层抗滑稳定问题,本文基于超载理论的地质力学模型试验,对含双倾斜结构面的某水利枢纽中的C#坝段进行破坏试验,得到坝基的破坏机理以及超载安全系数K_p=3.0,再采用有限元,对天然坝基存在的不同倾角结构面进行多种组合计算分析,得到含单倾斜结构面坝基超载安全系数K_c=2.6、双倾斜结构面坝基超载安全系数K_c=2.4。研究结果表明：对于含双倾斜结构面的重力坝坝基,模型试验与有限元计算所得的大坝破坏失稳过程相似,模型试验得到的超载安全系数略大于有限元计算所得超载安全系数;含不同倾角结构面重力坝坝基,其失稳滑动模式和破坏机理均不同。本研究采用两种不同的方法进行对比分析,相互验证,揭示了含不同倾角结构面的重力坝坝基深层滑动的破坏机理。     

结构失效模式可靠度指标对随机变量的敏感性分析

首先用基于响应面的随机有限元法来获得失效模式上各个单元的极限状态方程,然后用逐步等效线性化法获得该失效模式的等效线性化极限状态方程,从而可以很方便地用失效模式的可靠度指标对随机变量的敏感性进行分析.对一个碾压混凝土重力坝的3个层面进行了分析,数值算例显示,应用Mohr-Coulomb准则时,失效模式的可靠度指标对抗剪断粘聚力最为敏感;抗滑稳定可靠度指标对抗剪断摩擦系数的变异系数非常敏感,而对于抗剪断粘聚力的变异系数不太敏感.算例表明该方法对于大型、复杂结构的随机变量的敏感性分析是有效的.