双江口心墙堆石坝坝体变形和应力对材料的参数敏感性分析

采用三维静力有限元法,基于邓肯-张E-B非线性弹性模型,模拟计算了双江口高心墙堆石坝的应力与变位.研究了基准参数,高强参数,低强参数,心墙拱效应分析参数与不均匀沉降分析参数对坝体变位与应力的影响.研究结果表明各种参数下坝体变形规律与主应力分布规律一致,但是坝体变形与应力的量值随着不同强度的参数而有差异.坝体沉降在高强参数下取得最小值,比基准参数下的值减小0.147m(约6.34%);在低强参数下取得最大值,比基准参数下的值增大0.2m(约8.62%).在不同参数计算的结果中,上游堆行区特征点大主应力极大极小值相差0.011MPa,下游堆石区特征点大主应力极大极小值相差0.308MPa,心墙特征点大主应力极大极小值相差1.261MPa,说明心墙应力对于材料参数的敏感性明显高于上下游堆石区应力.     

三板溪混凝土面板堆石坝变形及应力分析

本文采用清华非线性K-G模型进行大坝三维非线性有限元变形和应力分析。三板溪工程的坝料岩性较好,坝体变形较小。坝体蓄水期最大计算沉降为82cm左右,约为坝高的0.44%,坝体最大水平位移约24cm,面板的挠曲率约0.07%。坝址河谷狭窄,坝肩对坝体变形的拱作用明显,面板水平位移约相当于沉降的15%。周边缝和垂直缝的三向变形约为20mm,在止水结构可承受范围内。由于后期分期施工在上游坝坡顶部所产生的垫层料的法向变形在10~20cm之间,在分期浇筑面板时应该引起重视。     

糯扎渡高心墙堆石坝的抗震措施研究

本文在广泛收集调研国内外强地震区已建心墙堆石坝抗震加固措施的基础上,通过有限元分析,研究采用上缓下陡坝坡抗震措施的效果,并用杆单元模拟堆石体中的加筋,探讨对坝顶一定范围进行坝体加筋抗震措施的可行性.根据动力有限元分析计算的坝体加速度分布、坝体永久位移结果,总结糯扎渡坝体动力反应的规律,评价糯扎渡坝坡的抗震安全性.     

双江口心墙堆石坝振动台模型试验研究

通过振动台模型试验,得到了双江口心墙堆石坝的自振频率、阻尼比和振型等动力特性参数,研究了坝体地震加速度反应和残余变形等分布规律,这些成果可供大坝抗震设计参考使用,对其他工程亦有一定的参考价值,也是验证和改进地震动力反应方法和计算程序的基本资料.本文详细介绍振动台模型试验概况,包括模型设计、模型制作、加速度传感器埋设、表面位移测点布置和试验方案等情况.     

高心墙堆石坝的极限抗震能力研究

针对强震区高心墙堆石坝的特点,在对高土石坝进行三维真非线性有效应力地震反应分析的基础上,提出了一套高土石坝极限抗震能力的研究方法.结合两河13工程,从稳定、变形、防渗体安全等方面对两河口高心墙堆石坝的极限抗震能力进行了研究和分析.根据坝坡稳定性、地震残余变形、液化可能性、单元抗震安全性及防渗体安全等多角度的评价结果,初步认为两河口高心墙堆石坝的极限抗震能力为0.45g～0.50g.     

糯扎渡高心墙堆石坝心墙砾石土料变形参数反演分析

采用室内中型三轴试验和现场碾压载荷试验对糯扎渡高心墙堆石坝心墙砾石土料的变形特性进行了研究。试验结果表明,采用掺入35％花岗岩碎石的风化混合土料作为心墙防渗土料是合适的,掺入的碎石料可显著提高心墙土料的变形模量,这对减少心墙和堆石体的不均匀沉降和拱效应,防止心墙发生水力劈裂是十分有益的。对现场载荷试验进行了基于神经网络和演化算法的位移反演分析,在有限元计算中提出了通过给定加载函数初始值来描述坝料由碾压过程所致的初始超固结状态的方法。研究结果表明,对糯扎渡心墙砾石土料,由室内三轴试验和现场载荷试验得到的变形特性基本一致。     

双江口心墙堆石坝三维动力分析及模型试验验证

介绍世界上最高的心墙堆石坝——双江口大坝的振动台模型试验,并利用等效线性方法对模型坝进行三维动力有限元分析,得到坝体加速度放大倍数沿坝高、坝轴线和顺河向的分布规律,并验证了利用等效线性方法进行堆石坝的动力分析是基本可行的。但是有限元难以准确模拟下游松散边坡的表面放大效应,可能导致计算结果偏小,且地震动输入较大时,等效线性方法计算结果误差较大。根据原型坝的数值分析可知,原型坝加速度反应的总体规律计算值与试验值大致相同,利用模型试验相似率推算的原型坝自振频率也与计算值相差不大。说明利用振动台模型试验研究高堆石坝的动力特性和动力反应有重要参考价值。     

水布垭超高混凝土面板堆石坝的运行性状

已建的清江水布垭面板堆石坝高达233m,是目前世界上最高的混凝土面板堆石坝.对堆石体采用"南水"双屈服面弹塑性模型,采用实际的坝料分区与填筑过程,根据施工期的坝体沉降曲线,对坝体填料的参数进行了反分析.在此基础上对大坝的应力与变形特性进行三维弹塑性数值仿真分析,模拟面板堆石坝的实际填筑过程和蓄水过程,对大坝的运行性状进行研究.研究结果表明:对于233m的超高混凝土面板堆石坝,正常运行期,坝体变形较大,不考虑堆石体流变时.坝体最大沉降为2.29m,最大水平向位移为58.5cm.面板最大挠度为72.9cm,顺坡向位移最大为6.4cm,顺坡向出现拉应力,最大值超过4.0MPa.面板竖缝的变形不超过10mm,周边缝的三向变形不超过20mm,均在止水结构可承受的范围内.     

紫坪铺混凝土面板堆石坝三维应力位移分析

采用双屈服面弹塑性模型对紫坪铺混凝土面板堆石坝进行了三维有限元应力位移分析,给出了坝体位移和面板的应力、位移及其分布规律,探讨了混凝土面板的应力和变位,得到了一些有益的认识.     

水布垭超高混凝土面板堆石坝的长期变形特性

高应力下堆石料具有显著的流变特性,堆石料流变常对高面板堆石坝的安全运行造成影响.基于大坝完建期变形反分析所得的坝体填料参数,采用一种新的能模拟高压下堆石料流变特性的幂函数流变模型,对目前世界同类坝最高的水布垭面板堆石坝进行了三维流变分析,研究了蓄水后大坝的长期应力与变形特征.研究结果表明:考虑堆石料流变后,坝体变形有明显的增加;面板法向应力基本无变化,顺坡向拉应力范围及量值均减小,压应力增大,坝轴向拉应力和压应力均增加;面板法向位移(挠度)分布规律不变,量值增加,顺坡向位移等值线形态发生变化,坝轴向位移增加;面板坚缝和周边缝的变形均有所增大.     

西龙池下库沥青混凝土面板堆石坝的应力变形分析

西龙池抽水蓄能电站下库大坝为沥青混凝土面板堆石坝，坝址地质地形条件复杂。本文采用沈珠江双屈服面模型和Burgers粘弹性模型分别模拟堆石材料和沥青混凝土材料的应力应变关系，对该坝进行二维及三维应力变形有限元分析。计算结果较合理地揭示该坝在施工和蓄水过程中的受力和变形性状。本文对面板计算参数进行了敏感性分析，重点研究覆盖层不均匀沉降对面板变形的影响，并对改善面板变形情况的工程措施进行了模拟计算和可行性分析。     

基于强度折减法的高土石坝三维抗震稳定分析

在边坡稳定性分析中,虽然极限平衡法因为简单易行而广泛使用,但在处理三维稳定问题时还面临很多困难,而有限元强度折减法处理三维问题要方便得多。本文以应用广泛的岩土工程三维数值模拟工具———FLAC3 D为计算平台,以混凝土面板堆石坝和黏土心墙堆石坝两种坝型为研究对象,在强度折减法基础上采用拟静力方法研究高土石坝坝坡在不同坝高、坝坡坡度、地震烈度以及岸坡坡度条件下的稳定安全系数以及最危险滑裂面的位置和形状。计算结果表明,随着坝高的增加、坝坡的变陡、地震烈度的提高以及岸坡坡度的变缓,坝坡的稳定安全系数均降低。安全系数与坝坡坡比近似呈线性关系,与坝高、地震烈度、岸坡坡度等因素呈非线性特性。基于计算结果,文中给出了安全系数与影响因素之间的经验拟合公式。同时发现,地震烈度和岸坡坡度对面板堆石坝的滑裂面位置和形状有较大影响,而地震烈度对心墙堆石坝滑裂面形状和位置的影响较小。     

堆石坝混凝土面板干缩应力的研究

本文研究堆石坝混凝土面板湿度场和干缩应力的理论解 ,并通过一些算例研究混凝土面板的湿度场和干缩应力的发展规律 ,提出预防面板产生干缩裂缝的措施。     

地震作用下土石坝坝顶沉降估算

土石坝坝顶沉降量预测是土石坝抗震设计的重要内容之一。基于123个震害调查资料的整理分析,并结合48个土石坝地震永久变形计算分析结果,给出了地震作用下土石坝坝顶沉降估算的经验方法。分析结果表明,虽然基于应变势的整体变形分析结果较坝顶实测地震沉降量稍高,但基本能够反映土石坝地震沉降量规律。采用现代碾压施工技术修建的土石坝可以抵抗中等乃至较强地震的作用,坝顶地震沉降量不会超过坝高的1%。     

高面板堆石坝面板应力分析及抗挤压破坏措施

多座已建高面板堆石坝在运行期或遭遇地震时面板发生了挤压破坏现象。本文采用三维静、动力有限元方法,分析了高面板堆石坝面板的坝轴向应力分布规律,研究了竖缝压缩模量对面板挤压应力的影响。分析表明：满蓄时由于水压力的作用,堆石体对面板产生指向河谷的摩擦力,因此面板的坝轴向应力以压应力为主,最大值发生在河谷中部,面板两岸坝肩局部存在较小的拉应力;地震后大坝发生整体沉陷,导致河谷中央坝顶区域面板的坝轴向压应力最大。随着坝高的增加,运行期和地震期面板的坝轴向压应力均逐渐增大。将河谷中央面板主要受压区的竖缝采用压缩模量较低的填充材料后,能有效减轻面板的坝轴向压应力。     

破坏准则模糊性对心墙堆石坝地震易损性影响北大核心CSCD

心墙堆石坝地震破坏是渐变的过程,目前地震易损性研究均采用确定性的破坏准则;然而由于对破坏等级认知的局限性,导致地震破坏等级的划分具有模糊性。针对上述问题,本文提出考虑破坏准则模糊性的心墙堆石坝地震易损性分析方法。首先,采用模糊集理论将大坝破坏等级界限值模糊化,并提出能够反映隶属度函数形式和模糊区间大小的模糊度系数来量化地震模糊破坏等级;其次,依据地震模糊破坏等级推导地震易损性函数模糊-概率积分计算公式,弥补目前地震易损性函数计算公式依据确定性破坏准则的不足,并结合概率地震需求模型,获得破坏准则模糊条件下的大坝地震易损性曲线,得到坝体结构在不同地震强度作用下产生各个等级破坏的概率。将所提方法应用于糯扎渡心墙堆石坝地震易损性分析中,结果表明:考虑破坏准则模糊性获得的地震易损性曲线与传统易损性曲线趋势一致;在破坏准则模糊性条件下,相同坝顶震陷率对于发生高等级破坏的隶属度增加,导致在一定的地震动强度下,坝体发生高等级破坏的概率有所增加;此外,模糊度系数越大,破坏准则模糊性对地震易损性的影响越大。     

基于数字监控的高心墙堆石坝施工场内交通仿真研究

高心墙堆石坝施工场内交通运输过程复杂,且影响因素众多,设计阶段进行的施工场内交通仿真难以面向动态的施工过程。本文提出了基于数字监控的高心墙堆石坝施工场内交通仿真理论,建立了相应的仿真模型,依据基于GPS技术的高心墙堆石坝填筑施工过程数字监控系统提供的高精度实时施工信息,通过数理统计法,获取更加贴近实际施工过程的仿真参数及影响因素指标,并根据实际的施工进程模拟下一阶段的场内交通状态。通过工程应用实例表明,所提出的理论和方法较传统仿真更为先进,为工程施工场内交通运输过程的分析与控制提供有效的技术支持。     

土质心墙与斜心墙堆石坝静动力特性比较分析

本文结合山西某新建水库大坝的静动力特性数值分析成果,从坝体的受力和变形方面分析比较了心墙与斜心墙堆石坝的优缺点,得出了一些有益的结论,可为相关工程建设参考。