考虑断续节理影响的溪洛渡拱坝模型破坏试验研究

金沙江溪洛渡工程大坝为混凝土拱坝,最大坝高278m,拱坝坝肩及坝基岩体内未见大的断层及软弱结构面,坝肩稳定性主要受分布于岩体内的层间和层内错动带以及节理裂隙的控制。本文用超载法对溪洛渡拱坝稳定安全系数相对较低的410m高程平面拱圈及其坝肩岩体进行模型破坏试验,主要研究超载条件下含断续节理岩体的破坏过程、破坏形态和破坏机理。试验表明:由于玄武岩的脆性特点,模型坝肩岩体呈脆性破坏,其破坏机理是裂隙端部的应力集中引起岩桥的断裂撕拉破坏,随着超载倍数的增加,裂缝开度增大,最后呈现阶梯状破坏形态。     

龙桥拱坝左坝肩稳定分析

龙桥拱坝左坝肩岩体存在两个软弱夹层,坝肩岩体有沿夹层面发生滑动的可能.基于弹塑性本构模型和Drucker-Prager屈服准则,采用三维非线性有限元法,分别利用超载法、强度储备法对左坝肩稳定性进行了分析,判断出坝肩整体安全度很低.采取混凝土网状结构加固后,坝肩整体超载安全度由4提高到8,整体强度储备安全度由1.2提高到2.计算结果表明:加固后,坝肩的整体稳定性有了很大的提高.     

双河拱坝坝肩稳定分析

采用坝肩抗滑稳定安全系数的有限元迭代法,通过三维有限元计算,研究了双河拱坝坝肩岩体的稳定性,得到坝肩岩体的抗剪安全系数,在此基础上,进一步分析加固后的坝肩稳定性。     

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。     

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。     

基于非线性有限元法的混凝土拱坝稳定特性分析

由混凝土拱坝的受力特点可以看出,其稳定性主要是依靠坝肩两岸岩体来维持,因此,坝肩岩体的稳定直接关系到拱坝的正常运行与安全,是拱坝设计中较为关注的问题之一。文章结合某实际工程,以大型分析软件ANSYS为平台,以某混凝土拱坝和地形整体为研究对象,针对同一模型,采用超载系数法、强度储备系数法等从不同角度分析坝体结构的稳定性。通过非线性有限元计算分析得出,在不同超载荷载作用下裂缝首先沿坝基面向坝高方向发展,同时坝踵区的裂缝沿坝体坝厚方向扩展,最终趋于稳定。随着强度储备系数的增大,拱坝抗滑稳定安全系数随之逐渐减小,基本呈现线性发展。同时,坝体位移也基本呈线性分布规律,但是,当接近临界抗滑稳定安全系数时,坝体位移明显表现为非线性发展趋势。该稳定分析为充分了解拱坝的结构安全度提供计算依据。     

拱坝三维非线性有限元分析及整体安全度评价——以杨房沟水电站为例

采用三维非线性有限元法,模拟了杨房沟拱坝坝体、坝基岩体及主要断层结构面,对坝体进行了位移应力分析,并结合三维极限平衡法分析,对坝肩关键性的可能滑动块体进行了有限元法抗滑稳定分析,论证了两岸关键性的滑块抗滑稳定安全系数均满足设计要求。超载法计算分析成果表明,杨房沟拱坝起裂超载系数在1.6左右,拱坝强度超载系数为4.5~5.0,与国内同等规模拱坝水平相当。在地震作用下,拱坝变形和应力与国内同等工程相类似,坝肩可能滑动块体抗震稳定性满足要求。综上所述,杨房沟高拱坝在正常工况、超载工况及地震工况下均具有较好的整体安全性。     

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。     

三里坪碾压混凝土双曲拱坝基础处理

三里坪坝址区工程地质条件复杂,采用了大直径的混凝土抗剪洞置换原河床基岩.经三维有限元计算证明,使坝肩抗滑稳定及坝整体超载安全系数有较大的提高.     

立洲拱坝坝肩稳定破坏试验研究

立洲水电站是木里河干流水电规划的重要梯级电站,该工程的大坝为碾压混凝土双曲拱坝,最大坝高132m,坝址区地质条件较为复杂。为了研究该拱坝与地基的整体稳定问题,采用了三维地质力学模型超载法试验,在模型中充分反映断层、层间剪切带、长大裂隙及裂隙带等复杂地质构造对坝与地基整体稳定的影响,而且在试验过程中将光纤光栅传感器布置在坝顶及上游坝面,监测坝体超载过程中的应变,从而分析坝体的开裂破坏过程。试验研究获得了坝肩抗力体变位分布特征,确定了拱坝与地基的超载安全系数和坝肩破坏形态,为工程的设计和施工提供了科学依据。     

基于非线性有限元法的高拱坝坝肩岩体抗滑稳定分析

高拱坝的安全性在很大程度上依赖于坝肩岩体的稳定性,目前在设计中,高拱坝坝肩岩体稳定性分析方法主要是刚体极限平衡法,但该法不能考虑岩体的应力-应变关系,不能很好地反映坝肩岩体的破坏机理以及拱坝与坝肩岩体的相互作用效应。本文从摩擦理论和矢量几何出发,导出了三维可能滑体的抗滑稳定安全系数计算公式,并通过等参逆变换的方法,将非线性有限元法的计算成果纳入到所建立的公式中,形成了“基于非线性有限元的高拱坝坝肩岩体抗滑稳定分析方法“。具体工程的应用成果表明,所给出的基于非线性有限元的坝肩岩体抗滑稳定分析方法充分反映大坝与坝基岩体的共同作用效应,是进行高拱坝坝肩岩体稳定性分析的一种有效方法。     

李家峡水电站大坝基础处理设计

李家峡三心圆双曲拱坝，坝高库大、坝基岩体中断层、层间挤压带、裂隙较发育，岩体完整性较差，主要地质问题有：左坝肩Ｆ２０上盘岩体稳定，边坡蠕动：河床Ｆ５０￣Ｆ２０之间岩旬度较低可能渗漏：左岸Ｆ２４、右岸Ｆ２７岩体；及某些局部渗漏问题，在设计中进行了坝肩抗滑稳定、变形稳定分析研究，采取了一些常规处理和特殊处理措施。经处理后，两坝肩抗滑安全度满足规范要求；坝基变形特征有了改善；左Ｆ２６、ｆ２０，右Ｆ２７能     

断层对孟底沟高拱坝坝肩变位及稳定性的影响研究

孟底沟水电站高拱坝由于左岸坝肩岩体受到 f1、f2、f6断层的切割,使得左坝肩形成了四个大块体。由于 f6与库水连通,若不做处理,蓄水后作用在 f6上的全水头渗压势必将使左岸坝肩岩体向河谷变形。因此左坝肩岩体变形连续性,拱坝坝体变位对称性及坝肩控制性滑块稳定性成为该工程的突出问题。充分考虑左岸坝肩断层交汇和切割关系,采用刚体弹簧元法对上述问题进行了计算分析和研究。结果表明：f6断层水压推力作用将使得断层交汇处出现不连续变形,断层产生错动现象,断层交汇点最大错动位移达到2．03 cm ,同时削弱了拱坝坝体变位对称性,左右半拱顺河向和横河向最大位移差分别为1．42 cm 和0．86 cm ;坝肩控制性滑移块体稳定安全系数下降,最大降幅可达18．19％。建议对 f6进行封堵或者置换处理,防止库水侵入山体。     

基于原型观测资料的拱坝及其基础的有限元综合分析

本文以石门拱坝为例，说明基于原观资料进行拱坝及其基础的综合分析的方法。内容包括：在反演拟合渗透系数和坝与基岩接触面的抗拉强度参数的基础上，进行坝址区三维渗流场分析、拱坝与基础的三维线弹性、弹塑性力学分析，并用多种方法探求了拱坝抗滑稳定安全系数。     

杨房沟水电站拱坝体形多目标优化设计

在充分认识杨房沟坝址地形、地质条件和工程特点,吸收前阶段研究成果和历次审查咨询会议意见的基础上,在总承包合同相关条款的约束下,采用多种计算分析手段和方法,对杨房沟拱坝建基面及体形开展了多目标优化设计研究工作。在优化设计工作中,从安全性、稳定性、经济性等三方面进行了定量和定性综合分析评价。分析结果表明:优化方案能充分利用坝基岩体条件,减小拱坝所承受的水推力,充分发挥混凝土优良的抗压性能,减小主要工况高拉应力值及其分布范围,进一步提高了拱坝-基础整体安全度、坝肩抗滑稳定性和抗震安全性,达到安全、经济、施工和运行方便的目的。相关优化方法与成果可为后续高拱坝体形多目标优化设计提供借鉴。     

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。     

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。     

基于三维地质力学模型试验的溪洛渡高拱坝坝肩稳定性研究

采用三维地质力学模型综合法试验,探讨在超载和强降的综合影响下溪洛渡高拱坝坝肩、坝基的稳定安全度;分析大坝及坝基、坝肩的变形分布特征,揭示大坝与坝基的变形过程和破坏机理。试验表明,在未计入渗压及地震荷载工况下,坝肩综合稳定安全系数为6.3;在超载情况下,坝肩变位不对称,坝肩破坏形态也不对称,总体上左岸比右岸破坏较重。在超载后期,受坝基附近层间、层内错动带的影响,坝基面径向变位较大,基础约束相对较弱,因此,加强对坝基的加固处理十分重要。     

万家口子水电站高碾压混凝土拱坝坝肩三维可视化稳定分析

采用三维极限平衡法对万家口子水电站高碾压混凝土拱坝坝肩稳定性进行了分析,得到了高碾压混凝土拱坝坝肩在拱坝体型和高程调整后的安全稳定系数.计算中考虑了水压力、块体重力和地震力和拱推力的作用.其计算结果对拱坝坝肩抗滑稳定设计有参考价值.