重力坝深层抗滑稳定接触非线性有限元分析

鉴于复杂地基上重力坝深层抗滑稳定分析传统算法的局限性,将接触问题引入重力坝深层抗滑稳定分析中,验算大坝抗滑稳定性。针对某重力坝工程地质条件和受力特点,建立有限元接触模型,考虑接触非线性的特性和法向应力与剪应力之间的交叉影响,提出基于强度折减法的接触非线性有限元算法,对预设缝进行整体降强,根据坝基特征点突变并结合接触缝滑移连通情况确定深层滑动面及稳定安全系数,并与传统算法计算结果进行比较。结果表明,接触算法具有自动搜索危险滑面、计算量少、收敛性好的优点。     

层状岩基重力坝深层抗滑稳定分析

针对含软弱夹层的层状岩基重力坝深层抗滑稳定问题,在分析层状岩基的深层失稳模式的基础上,提出了深层滑动面的自动搜索方案,并利用刚体极限平衡法研究了软弱夹层的埋置深度、位置及倾角对深层抗滑稳定安全系数的影响规律,进而利用深层滑动面搜索方法分析了向家坝水电站左非~#3坝段坝基的深层抗滑稳定性。结果表明,左非~#3坝段坝基深层抗滑失稳模式为坝踵岩层断裂滑移模式,在正常蓄水状态下该坝基深层抗滑稳定性满足规范要求。     

接触面状态判据在重力坝深层稳定性分析中的应用

有限元强度折减法是分析重力坝抗滑稳定的常用方法之一,其计算所得安全系数与所选择的失稳判据密切相关。基于有限元强度折减法,提出一种以接触面状态作为失稳判据的方法,即将有限元模型中的滑动接触面全部处于滑动或脱开状态时的折减系数作为抗滑稳定安全系数。以某重力坝的两种深层滑动模式为例,分别建立三维有限元模型,采用接触面状态判别法进行稳定计算,并与剪力比例法、计算收敛性判据、关键点位移突变性和塑性区贯通性判据进行对比分析,证明所提的以接触面状态作为失稳判据的合理性和有效性,为重力坝抗滑稳定分析提供了一种新思路。     

官地水电站重力坝深层抗滑稳定分析

官地水电站坝址区地质条件复杂,缓倾角错动带和裂隙较发育,分布比较普遍,因此坝基深层抗滑稳定问题受到高度关注。利用ANSYS有限元分析软件,选取#13坝段作为典型坝段,结合该坝段工程实际和概化的滑移通道,建立三维有限元模型,采用强度储备法分析坝基的深层抗滑稳定性、坝体及坝基的位移和应力变化规律。结果表明,三维非线性有限元分析在以塑性区贯通为失稳判据的情况下,最危险的滑移通道1的深层抗滑稳定安全系数大于3.0,可见#13坝段深层抗滑稳定满足规范要求。     

防渗帷幕与坝基排水孔联合作用下的重力坝深层抗滑稳定性分析

针对坝基深层抗滑稳定分析中滑动面上扬压力通常出于安全考虑只在排水孔处折减,未考虑防渗帷幕的防渗减压作用对深层抗滑稳定造成的影响,引入当量长度及附加阻抗概念分析了帷幕与排水孔的减压效果,以及二者联合作用下的减压效果,并将其应用到实际工程中。结果表明,二者联合作用得出的滑动面上扬压力较防渗帷幕与排水孔单独作用更为精确,更贴近工程实际,较好地反映了深层抗滑稳定安全性。     

齿墙结构对重力坝深层抗滑稳定安全性能的影响

为分析齿墙结构对重力坝深层抗滑稳定安全性能的影响,以乌河水库软弱夹层为例,应用ANSYS 软件,采用有限元强度折减法和最大剪切强度允许相对位移失稳判据分析了齿墙宽度、坡度以及位置对重力坝深层抗滑稳定性安全系数的影响。结果表明,齿墙坡度对重力坝深层抗滑稳定安全性能的影响小于齿墙宽度;相同条件下在坝趾处设置同等规模的齿墙可更好地发挥抗滑作用,为齿墙的优化设计及重力坝除险加固提供了参考。     

高拱坝整体安全度研究

采用三维非线性有限元，以累积自重和设计水压为基本荷载，利用超载法和部分的超载、强度降低的综合法分析了某高拱坝的失稳破坏过程，得到其整体安全系数和破坏特征。结果表明，该拱坝的整体安全系数大于3.4时，超载法坝体的破坏表现为开裂区不断扩展，直至丧失承载能力，有明显的破坏过程；综合法的破坏是突发性的，在地基强度降低至一定值时，位移突变，坝体失稳。     

基于分项系数极限状态法与突变理论的重力坝深层抗滑稳定分析

针对传统方法在重力坝深层抗滑稳定分析中存在的问题,以某实际工程为例,建立重力坝有限元强度折减计算模型,并考虑荷载分项系数和坝基及软弱层的材料分项系数,通过逐步降低材料强度参数,利用ANSYS软件确定大坝关键节点水平位移与坝踵下方软弱层上、下两点位移差随折减系数变化的关系,引入尖点突变理论得到大坝深层抗滑稳定安全裕度为1.29,对重力坝的稳定性进行了判别。     

强度折减法在三维有限元边坡稳定分析中的应用

为研究强度折减法在边坡三维稳定分析中的适用性,选择已知滑裂面和未知滑裂面共4个经典算例,运用强度折减法求解其安全系数,并与既有的极限平衡法结果进行对比。计算结果表明,数值解与既有的极限平衡法解析解非常接近,模拟的滑动方向与理论假定亦基本一致。由此证明了强度折减法在三维有限元边坡稳定性分析中的适用价值,为解决工程计算问题提供了参考。     

单滑动面岩质边坡数值计算影响因素分析

介绍了确定边坡稳定安全系数和判别边坡临界稳定状态的方法.为便于强度折减法与刚体极限平衡法进行比较,以典型单滑动面边坡数值计算为例,比较分析了滑动面材料屈服准则、自重应力场施加方法、计算模型单元网格尺寸和边界范围对边坡稳定安全系数的影响规律,提出了数值模拟建议,以提高已知滑动面岩质边坡数值计算的精度.结果表明,强度折减法较为合理,超载法在特殊情况下可能无法得到安全系数.     

基于综合判据的重力坝深层抗滑稳定性分析

为研究层状岩体坝基上的重力坝深层抗滑稳定性,以某混凝土重力坝溢流坝段为例,采用单软弱夹层分析法和双软弱夹层分析法两种建模方法,综合D-K曲线特征、相关性检验结果、塑性区分布以及接触面状态分析,确定了坝基的深层抗滑稳定安全系数,进而揭示了地基塑性破坏导致坝体失稳的机理。     

某水电站顺层岩质高边坡稳定性地质力学模型试验研究

针对顺层岩质高边坡稳定性问题,提出了基于变温相似材料的降强法与倾斜抬升超载法相结合的综合法模型试验方法,推导了边坡稳定的地质力学模型综合法安全系数表达式,并将其应用到某典型顺层岩质边坡工程实例中,对其地质缺陷较集中的I5剖面开展综合法模型试验,获得了边坡的变形特征和破坏过程,揭示了边坡破坏模式为滑移-拉裂破坏,确定了边坡整体稳定综合法安全系数为KSC=1.526~1.575。     

马堵山溢流坝段应力变形及强度储备系数分析

基于马堵山重力坝溢流坝段的工程地质条件建立了坝体和坝基的三维有限元模型,计算了不同工况下的应力和变形,得出了坝体的位移场和应力场,并计算了校核工况下坝基面的抗滑稳定安全系数及正常蓄水工况下坝段的安全系数.结果表明,该坝段的设计技术合理.     

三斜面法在重力坝深层抗滑稳定性分析中的应用

针对重力坝深层抗滑稳定双斜面法存在的不足,探讨了重力坝深层抗滑稳定的三斜面法,将坝趾处分界面的倾角及其上抗力方向角作为未知量,在三个倾斜滑裂面上建立等安全系数法极限平衡方程,根据抗滑稳定安全系数极值条件,通过迭代和双重搜索试算求解最小的安全系数和最危险的滑裂面形态。计算结果表明,三斜面法更贴近实际工程的客观条件,比双斜面法更合理可靠、更具有普遍适用性。     

基于分区刚体—界面元方法的重力坝深层抗滑稳定分析

将坝体及坝基系统分界为可变形滑动界面、刚性滑动块体和刚性基床三部分,建立了基于滑动界面应力变形协调、分区刚体静力平衡的分区刚体—界面元分析方法,其未知量仅包含分区刚体变形及滑动界面上的接触力。结合基于极限平衡方程的迭代解法,可快速准确求解重力坝深层抗滑稳定安全系数。对局部滑面未知情形,可通过搜索求解最危险滑动面。该方法可同时满足上限极限分析的运动许可条件和下限极限分析的应力许可条件,克服了现有规范分析方法通过假定来满足下限极限分析条件的缺点。最后通过某重力坝深层抗滑稳定分析算例验证了该方法的准确性。     

基于分区有限元与块体界面元混合法的强度折减边坡稳定分析法

考虑到岩质边坡失稳的连续—非连续特征,采用基于分区有限元与块体界面元混合法的强度折减法,对索风营Dr2危岩体进行稳定性分析。先应用有限元强度折减法搜索最危险滑动面,再利用分区有限元与块体界面元混合法在滑动面上生成接触点对,模拟滑动面破坏情况,然后结合强度折减法,定义接触点对全部失效时边坡失稳,计算安全系数值。结果表明,基于分区有限元与块体界面元混合法的强度折减法能够解决岩质边坡局部位移非连续问题,有效避免了目前强度折减法失稳判据的人为性,且只在滑动面上进行非线性迭代,计算效率明显提高。     

飞来峡溢流坝段弹塑性有限元计算分析

对飞来峡水利枢纽溢流坝段在各种不利水荷载下的安全状态进行了弹塑性有限元计算分析，得到坝体及坝基的应力位移条件和大坝抗滑稳定安全系数，为枢纽的防洪调度和运行管理提供了参考依据。     

重力坝深层抗滑稳定计算中各参数的敏感性分析

采用传统的刚体极限平衡法导出了第二滑裂面为倾斜的双滑面深层抗滑稳定计算公式,针对重力坝深层抗滑稳定计算中各参数φ、θ、β的不确定性问题,以某重力坝为例对其参数进行了敏感性分析,并评价了各参数在抗滑稳定计算中对安全系数K的影响.结果表明,参数φ、θ、β对安全系数K均有一定影响,在实际工程中应充分考虑这些影响,以便使工程达到既安全又经济的目的.     

基于灰色关联法的大坝深层抗滑稳定敏感性分析

重力坝的深层抗滑稳定分析是大坝设计中极为重要的一部分,根据重力坝深层抗滑稳定影响因素的敏感性可快速、准确地施加措施,目前关于重力坝深层抗滑稳定影响因素的敏感性研究还不够深入.本文依托工程实例,以抗滑稳定安全系数作为评价指标,采用正交试验合理设置试验数组,基于灰色关联法对各影响因素进行敏感性分析.结果表明,处于水平岩层的...     

基于声波波速的火谷混凝土坝固结灌浆后建基面基岩抗剪断强度参数确定

根据火谷混凝土坝基岩声波波速与地质强度指标G_(SI)建立的关系式,采用材料力学法计算建基面基岩的实际最小主应力,应用Hoek-Brown准则确定灌浆前建基面基岩的抗剪断强度参数,并基于室内试验所给出的抗剪断参数建议值,分别运用抗滑稳定公式计算建基面基岩的抗滑稳定安全系数。结果表明,该方法对应的抗滑稳定安全系数与建议参数对应值较为吻合。继而用声波波速计算灌浆后基岩的抗剪断强度参数,发现其抗滑稳定安全系数较建议参数对应值有所提高。