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。     

含不同倾角结构面的重力坝坝基深层抗滑稳定研究

为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,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及超载安全系数Kp=3.0;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Kc=2.6,双倾斜结构面坝基超载安全系数Kc=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。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重力坝坝基深层滑动的破坏机理。     

超载频度对大坝稳定模型试验结果的影响研究及工程应用

地质力学模型试验是研究大坝稳定安全的重要手段之一,其通过选择一定的超载频度进行逐级超载,来获得模型大坝的变位、应变、破坏过程和破坏形态等成果,从而综合评价原型大坝工程的稳定安全性。因此,超载频度的选择直接影响试验成果的可靠性,需要进行深入研究。本文结合国家自然科学基金面上项目“高坝稳定地质力学模型综合法试验科学基础与应用研究(51379139)”,针对超载频度对模型试验成果的影响程度及超载频度的合理取值等问题,基于重力坝与地基整体稳定典型案例,开展了不同超载频度(ΔP=0.2P,0.5P,1.0P)的地质力学模型试验,研究超载频度对大坝稳定地质力学模型试验成果的影响。结合数值计算和刚体极限平衡法结果,综合分析并确定了超载频度的合理取值,即ΔP=0.2P。在此基础上,将研究成果运用到丹巴水电站典型坝段坝基稳定分析中,通过模型试验研究分析了坝与地基的变位分布特征、变位关系曲线规律、破坏过程及破坏形态,得到了丹巴水电站典型坝段超载稳定安全系数,研究成果为大坝稳定地质力学模型试验的加载方式提供科学依据,评价了丹巴水电站典型坝段的坝基稳定性和安全性,为该工程的设计和施工提供参考。     

双斜复合滑裂面岩基上混凝土重力坝稳定研究

本文利用非线性有限元计算和地质力学模型试验,就水利工程中常见的,双斜复合滑裂面岩基上混凝土重力坝的抗滑稳定问题进行了研究。着重探讨坝基系统的应力分布、变形状态、破坏形式的变化规律,以阐明其破坏机理和对系统稳定安全度的影响.     

重力坝坝基稳定三维地质力学模型试验研究

采用三维地质力学模型运用超载与强度储备相结合的研究方法了坝基稳定破坏试验，获得了坝基失稳破坏过程，破坏形态和破坏机理，经分析得到两个坝段的综合稳定安全度K为3．3。同时提出了对坝基相应部位进行灌浆和提高灌质量以及以下游蚀变睡E6断层加深混凝土塞等加固处理建议。     

不同地质条件下重力坝扬压力等效模拟方法分析

针对不同地质条件及不同超载系数情况下扬压力等效模拟方法的效果问题,使用地质力学模型试验与有限元计算相结合的方法,通过对均质地基及含有软弱结构面的复杂地基上的重力坝进行分析研究,对比分析地质力学模型试验、利用有限元进行计算的等效扬压力模型和实际扬压力模型(以下简称等效模型和实际模型)所得结果,验证不同地基条件及不同超载系数情况下扬压力等效模拟的可行性。结果表明,扬压力等效模拟的方法在均质地基和复杂地基的不同超载系数下均能较为合理地实现对重力坝扬压力的等效,应用于地质力学模型试验中是可行的。     

中国与法国混凝土重力坝建基面抗滑稳定分析规范对比

从设计状况、作用分类、作用组合及极限状态验算、计算公式、分项系数取值等方面,对比分析了中国《混凝土重力坝设计规范》DL 5108-1999和法国《重力坝稳定校核准则》的重力坝建基面抗滑稳定计算方法.根据不同方法计算了重力坝标准剖面及巴基斯坦Karot水电站重力坝3个典型坝段剖面的抗滑稳定安全系数,并以相对安全率评价了不同规范的安全度水平.研究表明:中法规范均采用概率极限状态设计法,设计方法基本一致;中国规范计算的重力坝坝基面抗滑稳定性要比法国规范更保守,安全水准更高.结论可供涉外工程参考.     

不同地质条件下重力坝扬压力等效模拟方法分析（“研究生论坛”稿件）

摘要:针对不同地质条件及不同超载系数情况下扬压力等效模拟方法的效果问题,使用地质力学模型试验与有限元计算相结合的方法,通过对均质地基及含有软弱结构面的复杂地基上的重力坝进行分析研究,对比分析地质力学模型试验、利用有限元进行计算的等效扬压力模型和实际扬压力模型（以下简称为等效模型和实际模型）所得结果,验证了不同地基条件及不同超载系数情况下扬压力等效模拟的可行性。成果表明,扬压力等效模拟的方法在均质地基和复杂地基的不同超载系数下均能较为合理的实现对重力坝扬压力的等效,应用于地质力学模型试验中是可行的。     

虎牙水电站重力坝动力分析

虎牙水电站位大坝为混凝土重力坝,工程区地质条件复杂、断裂分布较多,大坝地震设防烈度高达8度．考虑坝基-坝体-库水相互作用,利用ANSYS软件对非溢流坝段和深孔溢流坝段两种典型坝段进行动力分析,通过研究大坝在地震作用下的应力应变反应,论证了工程的安全可靠性。     

地质力学模型试验中的变位信息监测及其在工程中的应用

地质力学模型综合法试验还没有形成一套完整的基于变位信息监测的稳定分析评价体系。针对这一问题,根据地质力学模型超载法、降强法和综合法3种破坏试验方法的原理和点安全系数基本公式,建立了基于地质力学模型综合法试验的大坝稳定安全系数评定关系式;应用变形突变理论,提出将坝体和坝肩岩体变位曲线中的拐点1作为初裂特征点、拐点2作为大变形特征点,并将各特征点对应的安全系数作为评价高拱坝整体稳定的依据。采用地质力学模型综合法,开展了加固地基条件下锦屏Ⅰ级高拱坝3维地质力学模型破坏试验,获得了坝与地基的表面变位、坝体应变和结构面内部相对变位的分布特性,并找到变位发展过程曲线中的特征拐点,综合模型破坏形态等分析得出坝肩稳定综合法试验安全度为5.2~6.0。该成果为工程的设计施工和安全运行提供了重要的依据。     

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。     

百色RCC重力坝坝基稳定性数值模拟研究

结合广西百色水利枢纽坝址区地形地质特性,针对坝基含断续节理裂隙岩体的强度特点,运用三维非线性数学模型对右河床最危险坝段坝基稳定性展开系统研究,揭示该坝段地基变形与超载特性,给出坝基整体稳定的超载安全度、强度储备安全度及综合安全度,文中还根据数学模拟分析得到的坝基破坏模式,提出了进一步提高坝基稳定安全度的工程处理措施。     

子坝布置优化对尾矿坝稳定性影响分析

尾矿库是矿山重要设施,其安全影响周围人员和财产安全.堆积坝子坝布置是影响尾矿坝稳定性的因素之一.利用FLAC软件采用强度折减法分析了子坝高度和子坝坡比对尾矿坝安全系数影响.结果表明,子坝坡比不变条件下,尾矿坝安全系数随堆积坝子坝高度升高而降低.在子坝高度不变条件下,尾矿坝安全系数随子坝坡比增加而增大.分析成果对尾矿坝设计及现场管理具有一定的应用价值.     

垂直扩容垃圾挡坝稳定性离心机试验与数值仿真

垃圾填埋场的稳定性事关填埋场工程安全,为此,采用离心机试验和数值仿真模拟研究垂直扩容垃圾填埋场挡土土坝的稳定性.利用离心机试验检验陡峭垃圾挡坝在纯素填土材料填筑和加筋填土两种工况下的稳定性,验证其设计的合理性.通过与离心机试验获得的位移进行比对验证数值模型的可靠性,而后通过数值仿真扩展离心机试验结果,研究施工阶段和运营阶段,考虑加筋填土坝在施工运营阶段不同工况下的坝体安全系数和潜在滑移面的位置和形状,并对坝体填料渗透性、加固措施、坝体填料强度、筋材刚度和布置形式等影响因素进行对比分析.研究结果显示:对于垂直扩容垃圾挡坝扩容工程,加筋挡土坝的采用能有效提高由于场地限制的陡峭挡土坝的稳定性,使其达到设计要求.     

大坝安全检测MIS系统架构

利用当前先进的计算机技术,针对大坝安全检测的特点,提出了全面的信息化解决方案,从而有助于信息的提炼,加工以及支持决策。并首次提出了大坝“远程医疗诊断”的概念,为大坝安全检测开辟了新的方向。     

重力坝下游面压力管道结构强度的研究

本文主要介绍通过仿真材料整体结构模型试验验证采用重力坝下游面压力管道布置型式的研究成果。采用我国拟建的某大型水电站参数,通过两个仿真材料的整体结构模型试验,研究该工程重力坝下游面压力管道在坝体自重、上游水压力和泥沙压力共同作用下下游坝面管的应力和强度,并通过超载试验,分析结构的安全度和破坏形态。研究结果表明:该工程采用重力坝下游面管道布置型式在设计载荷作用下是安全的、可行的;在3.0～3.5倍的设计载荷作用下,下游面压力管道结构仅局部出现裂缝,并未破坏。     

鸭子荡水库二次加坝后渗流问题的有限元计算

土石坝的扩建加高一般采用下游面培厚加高的方法,加高后的渗流稳定问题是工程安全与否的关键.由于土坝加高后新老土体的渗透性不同,易造成坝体渗透的不均匀性,引起渗透破坏.采用有限元方法,就3种加坝方案,从坝体和坝基各向同性与各向异性2个方面,对均质土坝的稳定渗流问题进行了研究,比较了各个方案的优劣,选取最佳方案.     

复杂地质条件下高拱坝整体稳定研究与软弱结构强度弱化效应影响分析

锦屏一级高拱坝坝高库大,坝址区地质条件复杂,坝与地基整体稳定问题突出。工程蓄水运行后,坝肩结构面及软弱岩体的强度在高应力、强渗压的长期作用下将降低,对拱坝整体稳定更为不利。为评价加固后工程安全性,由水岩耦合三轴试验得到各软弱结构面强度在不同条件下的弱化率,并在此基础上采用综合法地质力学模型试验。由于试验技术限制,对结构面无法实现分区降低破碎带及影响带强度,综合各方面因素,模型试验最终采用破碎带统一降强30%的弱化方案。针对软弱结构面强度弱化效应对整体稳定的影响,采用三维非线性有限元软件对破碎带统一降强30%（方案一）和破碎带及影响带分区降强（方案二）进行计算分析,通过对比两方案计算结果,正常工况下方案二坝体变位较方案一增加幅度约-0.2%~2.24%,坝肩变位值较方案一增加幅度约-2.35%~1.72%,超载工况下坝体变位增加幅度约-4.68%~9.23%。两方案下坝体及坝肩抗力体变位、破坏过程及机理规律相似,量值相近,且试验与计算成果相近。综合分析认为,锦屏一级拱坝模型试验采用在破碎带统一降强30%来模拟破碎带及影响带分别降强是合理可行的,试验成果是可靠的。