超高心墙堆石坝长期运行应力变形研究

鉴于超高心墙堆石坝的长期变形规律对其正常运行维护具有重要意义,基于广义塑性模型,综合考虑坝料流变和湿化特性,采用三维固结有限元法对300m级超高心墙堆石坝进行变形和应力分析,分别讨论了循环水荷载、坝料流变及湿化特性对大坝长期变形的影响。结果表明,三维固结有限元计算得到的坝体变形满足安全要求,符合土石坝变形基本规律;统一广义塑性模型可反映坝体心墙在循环加、卸载作用下的塑性变形累积现象,流变对超高心墙堆石坝的长期变形有重要影响;大坝长期运行过程中,上游坝壳的湿化特性所引起的大幅湿陷变形是后期沉降的主要原因,同时会导致坝体向上游倾斜;竣工期大坝心墙内存在一定的孔隙水压力,水库蓄水运行后,随着大坝变形趋于稳定,坝体应力分布亦趋于稳定状态。     

官帽舟沥青混凝土心墙混合坝应力变形分析

根据四川官帽舟水电站工程实况,建立了沥青混凝土心墙混合坝的三维非线性静力有限元分析模型,对大坝填筑和水库蓄水过程进行了仿真模拟,研究了坝体和沥青混凝土心墙在竣工期和蓄水期的应力变形特性.考虑实际施工影响,分析了坝体材料参数的敏感性.计算分析表明,符合100 m级堆石坝竣工期的沉降规律,坝体填料和心墙材料强度满足要求.     

新疆恰甫其海黏土心墙坝运行期安全监测分析

阐述了恰甫其海水库黏土心墙坝在施工期和运行期黏土心墙、坝壳料的沉降变形规律和特征值,对心墙和坝壳料的施工质量进行了初步评价;分析了坝体、坝基、坝肩蓄水前后和运行期的渗流变化情况,对黏土心墙的工况和帷幕阻水效果进行了初步评价,并对心墙蓄水前后和运行期的土压力做了定性分析。     

张峰斜心墙堆石坝应力应变静动力有限元分析

针对张峰水库地质条件复杂、覆盖层含有软弱夹层的问题,采用三维静动力有限元法,基于邓肯—张非线性弹性模型和修正的哈定—德涅维奇模型,模拟了张峰水库粘土斜心墙堆石坝在竣工期、运行期的应力应变情况,得出了应力应变的分布规律.结果表明,备工况下的坝坡安全系数均大于规范允许值,坝基软弱夹层不影响大坝的稳定安全性;竣工期坝体最大沉降位移为33 cm(约为最大坝高的0.46％),运行期最大水平向位移为31.6 cm;竣工期和运行期坝体内部应力水平均小于1.     

湿化效应对沥青混凝土心墙坝的应力变形影响

对冶勒沥青混凝土心墙坝蓄水变形及实际运行中存在的问题进行了有限元仿真计算.分析结果表明,在蓄水湿化变形后,坝体的最大沉降区域向心墙上游侧偏移,上游侧坝体围压显著降低,坝体应力水平增大.这与大坝变形规律较吻合,具有一定的工程参考价值.     

某沥青混凝土心墙堆石坝变形特性分析

高坝大库水电站中沥青混凝土心墙堆石坝所处地形地质环境复杂、心墙单薄、荷载大、应力水平高以及大坝渗流与变形机理复杂,因而大坝的运行安全掌控与评价难度很大。为此,结合已建的某高沥青心墙堆石坝工程,研究原型观测特性及三维应力变形规律,并将数值模拟结果与原型观测数据进行比较。结果表明,坝体最大沉降为1.56m,发生在约为坝体1/2高程处,最大沉降约为坝高的1.2%;大坝变形特性符合心墙堆石坝变形的一般规律,大坝右岸沉降变形较左岸大,整体而言,大坝变形趋于稳定,数值模拟与原型观测数据基本一致。     

克孜加尔沥青混凝土心墙坝应力变形研究

基于E-μ模型,并以克孜加尔沥青混凝土心墙堆石坝为例,采用三维非线性有限元法计算了竣工及蓄水期的应力变形,分析了参数的敏感性,探讨了心墙底部基座的布置型式对心墙应力及变形的影响。结果表明,克孜加尔心墙坝坝体及心墙应力变形均在合理范围内,并获得了心墙参数的取值与坝体应力变形的规律。     

高心墙堆石坝坝基廊道结构型式深化研究

刚性坝基上高心墙堆石坝的研究重点常在筑坝材料特性及坝体变形控制等方面,对坝基廊道的研究相对较少。对此,通过有限元数值计算,对某310m高心墙堆石坝坝基廊道嵌入地基和凸出心墙内两种布置型式进行深化研究,计算结果表明,廊道嵌入地基的隔水作用较好,导致帷幕顶部渗透坡降大于廊道凸出心墙方案;廊道凸出心墙使心墙底部中心位置渗透坡降大于心墙下游侧出逸位置;廊道朝向对坝体的变形影响不显著,但对心墙底部和廊道应力影响较大。廊道嵌入地基方案对心墙应力有利,廊道凸出心墙内方案对廊道应力有利;施加渗透力荷载与心墙上游面施加水荷载的方式相比,在蓄水期施加渗透力使得坝体位移和廊道拉应力明显增大;廊道嵌入地基方案中,顶拱厚度对廊道应力影响不明显。     

海马箐水库粘土心墙堆石坝渗流稳定有限元分析

为同时考虑粘土心墙堆石坝渗流场和应力场耦合作用,以海马箐水库工程粘土心墙堆石坝为例,采用有限单元法计算了正常蓄水位时坝体位移、应力特性及渗流时坝体边坡稳定性。结果表明,大坝在正常蓄水位下不会出现渗透破坏,心墙坝的应力〖CD1〗应变符合一般规律,坝体的应力和变形性态基本良好;在稳定渗流作用下,上、下游坝坡稳定,抗滑稳定安全系数均满足规范要求。     

粘土心墙堆石坝应力应变有限元数值分析

采用平面应变有限元方法模拟分析了老君山粘土心墙堆石坝施工、蓄水过程中的应力应变,应用邓肯—张E-B非线性本构模型模拟粘土心墙、坝壳、反滤层材料,分级加载模拟了坝体的施工和蓄水过程。计算结果表明,加强施工填筑管理能确保大坝安全可靠。     

坝面溢流式面板堆石坝有限元计算与分析

通过用邓肯~张E~B模型,对岗曲河面板堆石坝在竣工期、蓄水期和泄水期进行了非线性有限元仿真计算,特别考虑了坝上溢洪道在泄水期,泄水水流对坝体应力和变形的影响,研究了大坝在三种工况下的应力变形特点及分布规律。计算结果分析表明,坝体竣工期、蓄水期的应力应变符合一般规律,泄水期的应力与竣工期、蓄水期相比有所减小,变形相差不是很大。     

金平沥青混凝土心墙堆石坝三维有限元数值分析

采用三维数值计算方法对金平沥青混凝土心墙堆石坝进行了仿真分析。计算中采用Duncan-ChangE-B双曲线模型作为大坝堆石体及沥青混凝土心墙的本构模型,并根据施工进度模拟大坝的施工、蓄水过程。分析了不同工况下堆石体及沥青混凝土心墙的应力变形。根据计算分析可得结论:金平沥青混凝土心墙堆石坝其堆石体的材料强度满足要求,不会被剪坏;大坝内沥青混凝土心墙发生水力劈裂的可能性不大;心墙的稳定性能够满足规范要求等。     

猴子岩超高面板堆石坝应力和位移非线性有限元分析

建立合理的三维有限元模型分析面板堆石坝的应力变形特性对于优化坝体设计、改进施工方法具有重要的意义。以猴子岩超高面板堆石坝为例,运用邓肯—张E-B模型建立了堆石体材料的本构模型,通过APDL参数化语言对邓肯—张E-B模型进行了二次开发,运用生死单元技术模拟了施工过程,利用ANSYS软件建立猴子岩面板堆石坝三维有限元计算模型分析了大坝蓄水期的应力和变形,并对蓄水期坝体位移的有限元计算值与水管式沉降仪的监测值进行了比较分析。结果表明,有限元计算得到的坝体位移、应力均满足安全要求,符合大坝变形的基本规律,实测值与计算值基本吻合,进一步验证了有限元计算值的可靠性,为优化设计和指导施工过程提供了可靠的依据。     

复合土工膜防渗堆石坝力学特性有限元分析

采用三维非线性有限单元法对某复合土工膜防渗堆石坝进行应力变形仿真计算,分析了施工完建期和正常蓄水期合并7度地震时坝体、混凝土防渗墙和复合土工膜的变形和应力特性.结果表明,除防渗墙局部拉应力稍偏大外,大坝其余部位的应力变形均在合理范围之内.     

龙背湾水电站面板堆石坝内部沉降特性分析

针对龙背湾面板堆石坝首次蓄水后期坝体实测沉降量大于理论计算值的问题,在分析了堆石体内部沉降变化过程、分布规律、特征值大小等基础上,建立沉降监测统计模型,评价了大坝内部沉降规律,并讨论了坝体实测最大沉降量偏大的原因,为龙背湾面板堆石坝未来安全度汛和水库蓄水提供参考。     

基于子模型的高面板堆石坝周边缝变形分析

采用邓肯E-B模型模拟面板堆石坝体时考虑某高面板堆石坝面板分期施工与浇筑的特点,建立准确模拟面板特性的子模型,用接触面单元模拟坝体与面板的接触面及面板缝的相互作用,分析了该高面板堆石坝在稳定期、蓄水期和校核洪水期的面板周边缝变形规律,研究了周边缝随上游水位的变形规律,探究周边缝变形量和坝体整体变形规律,并与类似坝高的面板堆石坝结果进行比较。结果表明,该高面板堆石坝模型在不同时期的周边缝变形符合工程实际,在可接受范围内;靠近河床的面板的垂直缝基本上为受压缝,靠近两岸山体的面板垂直缝为张开缝;周边缝三向位移随上游水位的变化及顺坝轴向呈现一定的规律,与坝体沉降有一定的联系。     

“蓄水-泄水”循环荷载作用下高面板堆石坝的稳定性分析

鉴于蓄泄循环荷载作用下土石坝的基本变形规律对高土石坝的正常运行维护具有重要意义,采用基于广义塑性本构模型的有限元分析方法,分析了高面板堆石坝在蓄泄循环荷载作用下的变形规律。结果表明,在蓄泄过程中坝体的变形逐渐增加并趋于稳定,其变形极值逐渐向坝体上部及上游侧移动。     

汶川地震对黑河大坝坝体渗流影响的初步研究

2008年5月12日四川省汶川大地震发生,余震波及到陕西省,位于周至县境内的黑河水库大坝经受了6～7级裂度余震破坏,针对坝体安全问题,对大坝心墙地震前后渗流监测资料进行总结和分析,得出地震后大坝心墙渗流稳定的结论,这对于水库安全运行意义重大。     

小浪底斜心墙堆石坝坝顶纵向裂缝数值仿真分析

为了探究高心墙堆石坝产生坝顶纵向裂缝的原因,初步分析了小浪底工程产生坝顶裂缝的诱因,并依据变形倾度法原理,采用三维非线性有限元数值仿真算法,对产生坝顶纵向裂缝的三种可能诱导因素(蓄水作用、上游坝壳料的浸水湿化变形和筑坝料的流变变形)进行了计算分析。结果表明,蓄水作用、上游坝壳料的浸水湿化变形是产生坝顶纵向裂缝的主要原因,而筑坝料流变变形的长期发展对坝顶后期变形不利。     

天仙湖栏沙坝坝顶加宽工程通车条件下的应力变形分析

由于土石坝的应力和变形在竣工期、蓄水期和运行期变化较大,因此了解其应力应变具有重要的指导意义。以重庆市天仙湖即有坝顶加宽工程为例,采用Mohr Coulomb强度准则进行了静力三维有限元应力应变分析。结果表明,各工况坝体大主应力分布均匀,未出现应力集中区,亦无拉应力区;水库蓄水后,坝体小主应力有明显减小趋势,且随水位的增加而减小;水库通车运行期的坝体最小主应力较蓄水期有小幅度增加,以此判断坝体发生应力破坏的可能性较小;坝体沉降主要发生在拓宽坝体内,蓄水对坝体水平位移的分布有较大影响,各工况坝体向上游水平位移主要发生在原坝体内,向下游水平位移主要发生在培厚坝体部分;此外,行车方向对坝体沉降、水平位移、大主应力、小主应力影响均较小。