国庆水库沥青混凝土心墙坝三维有限元分析

为了优化设计,采用三维有限元的方式对玉树国庆水库沥青混凝土心墙坝进行分析。基于各种配合比下沥青混凝土性能试验研究,通过对水库正常运行期工况进行模拟,研究推荐配合比下心墙参数对坝体以及心墙运行状态的影响。结果表明:防渗心墙尺寸设计合理,坝体及分区合适;推荐心墙配合比参数满足大坝运行条件;坝体和心墙间存在一定程度的"拱效应"。     

某水库沥青混凝土心墙坝有限元计算分析

基于等效线性模型,采用有限元法对在建的某水库沥青混凝土心墙堆石坝进行了理论计算,重点研究了大坝在运行期各工况水位下的渗流,以及施工期、蓄水期大坝的应力变形分布,并将理论计算结果与施工期大坝安全监测资料进行了对比分析,对蓄水期大坝渗流、坝体及心墙应力变形进行了预测分析。分析表明:其施工期的理论计算结果与监测资料基本一致。大坝防渗效果较好,沥青混凝土心墙及防渗帷幕起到了主要的阻水作用。坝体应力变形分布规律较为合理,心墙与过渡料及填筑料间能协调变形,工作性态良好,符合土石坝应力变形规律,为下一步水库蓄水验收及蓄水运行提供了科学依据。     

沥青混凝土心墙堆石坝有限元数值分析

基于邓肯-张E-B材料本构模型,采用大型通用有限元软件ADNIA,对某沥青混凝土堆石坝进行了应力变形有限元计算,以便研究其应力应变特性.并在计算结果的基础上对沥青混凝土心墙的邓肯-张材料模型参数杨式模量、凝聚力、体积模量等进行了敏感性分析.坝体有限元计算结果表明:坝体上、下游坝坡附近小范围内出现拉应力;坝体应力在心墙附近有突变,出现了拱效应;各参数的变化对心墙的应力应变影响程度不一,其中杨式模量K、杨式模量指数n属于高敏感性参数,而体积模量指数m为低敏感性参数.为确保大坝安全,在上、下游坝坡采取必要的护坡措施,同时在大坝填筑施工时应适当提高上、下游坝坡附近坝体的压实标准;为保证心墙的稳定安全,适当调整沥青混凝土的配合比,并根据试验计算调整心墙的变形模量,使之和过渡料的模量协调一致,尽量减小沉降差异带来的不利影响.     

深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝应力变形敏感性分析

以大河沿枢纽工程为依托,采用非线性有限元方法分析深厚覆盖层上沥青心墙坝在典型工况 下的应力变形特性,针对不同覆盖层及防渗墙物理力学参数,进行了沥青混凝土心墙坝应力变形的敏感 性分析。结果表明:两种工况下坝体的应力及竖向沉降分布规律基本相同;覆盖层模量的提高可以有效 的降低坝体及沥青心墙的水平位移及竖向沉降,降低防渗墙及基座的主应力值,但对坝体及沥青心墙的 应力影响较小;防渗墙弹性模量减小能有效降低防渗墙及基座的主应力值,改善防渗墙自身的应力状 态。     

空间差异性下沥青混凝土心墙坝应力与变形的随机有限元分析

以往沥青混凝土心墙坝有限元分析通常采用筑坝材料的设计值进行计算,但实际施工质量的不确定性,使得筑坝材料在空间上表现出差异性。在考虑坝体与覆盖层材料空间差异性的情况下,提出了基于随机有限元沥青混凝土心墙坝应力、变形不确定性的分析方法。利用蒙特卡罗方法,得到了沥青混凝土心墙坝应力、变形的分布规律,并与设计工况下的有限元结果对比,确定考虑空间差异性对坝体与心墙应力、变形的影响以及应力、变形的超标概率。经分析发现:采用确定性的分析方法会有50%的可能性低估坝体最大沉降;43%的可能性低估坝体大主应力最大值;空间差异性下心墙不同位置处的沉降均有50%的超标概率,并且其下部的主应力超标概率会更大。分析成果可为大坝安全分析与设计优化提供依据,也为大坝的精细有限元分析提供了新的途径。     

深厚覆盖层上沥青混凝土心墙土石坝的应力变形特征

由于深厚覆盖层具有一定的可压缩性,修建在其上的沥青混凝土心墙坝坝体会发生沉降,且最大沉降位于距坝顶2/3坝高处;受坝体的影响,坝基深厚覆盖层也会向上、下游发生水平位移;沥青混凝土心墙存在明显的应力拱效应,蓄水后减弱.以在120 m深覆盖层上修建坝高100 m沥青混凝土心墙坝的有限元分析为例,探讨了沥青混凝土心墙上石坝在深厚覆盖层上的应力变形特性.     

官帽舟水电站沥青混凝土心墙混合坝设计研究

官帽舟水电站挡水坝设计采用碾压式沥青混凝土心墙混合坝,坝体填筑料能较多地利用泄洪建筑物的软岩开挖料。通过沥青混凝土防渗材料试验和坝体应力应变分析,沥青混凝土材料和配合比满足要求。渗流和坝坡稳定均满足规范要求,坝体沥青混凝土心墙不会水力劈裂和剪切破坏,坝体变形适度,不会引起坝体局部沉陷的破坏状况,说明了本工程推荐沥青混凝土混合坝坝型是可行的且经济的。     

坝内开裂泄水涵洞渗流-应力耦合有限元计算分析

依托于某粘土心墙坝内泄水涵洞墙体混凝土开裂,通过坝体变形参数确定渗流-应力耦合数值模拟方法,分析了泄水涵洞混凝土结构的应力应变特性。有限元计算成果表明：渗流-应力耦合条件下,坝体与涵洞共同受力时涵洞结构整体沉降变形较小;校核洪水位工况时泄水涵洞墙体混凝土结构最大拉应力出现在A型第4段顶板外侧,为1.131 MPa。建议对仍在渗水的裂缝采用压浆封闭处理,其它裂缝进行表面封闭。     

分期蓄水和湿化作用对心墙堆石坝应力变形的影响

基于Duncan-Chang E-B材料本构模型,采用大型通用有限元分析软件ABAQUS,针对坝体在实际运行中分期蓄水和湿化作用的影响,对某沥青混凝土心墙堆石坝进行非线性有限元分析。在一次性蓄水、考虑湿化的一次性蓄水和分期蓄水时沥青混凝土心墙堆石坝应力应变特性的基础上,分别对坝体和心墙的水平位移、竖直沉降、大小主应力进行比较。结果表明:分期蓄水对坝体和心墙的应力变形影响较小;湿化作用对坝体和心墙的应力变形影响较大,在计算中应考虑其影响。     

官帽舟水电站沥青混凝土心墙混合坝静力研究分析

官帽舟沥青混凝土心墙混合坝最大坝高109 m,坝体下游干燥区尽可能充分利用泄洪开挖利用料。根据筑坝材料试验参数,采用邓肯一张模型,进行三维非线性坝体静力研究分析,坝体最终沉降较小,坝体变形适度,沥青混凝土心墙顺河向位移很小,坝体的应力水平合理,沥青混凝土拉应力小于拉伸强度,说明沥青混凝土不会发生水力劈裂破坏。官帽舟沥青混凝土心墙混合坝能较充分利用泄洪开挖的软岩利用料,合理可行。     

新疆哈拉吐鲁克水库大坝施工安全监测分析

为了确保新疆哈拉吐鲁克水库大坝施工安全,对施工期沉降监测资料、沥青心墙与过渡料相对变形监测资料、渗流监测资料进行了初步分析。结果表明:坝体沉降量正常,沥青心墙与过渡料的相对变形不大,心墙前后渗透水位正常。     

某槽挖式混凝土心墙结构应力应变特性研究

某水库工程拟在进行堆石料和过渡料填筑后再挖槽浇筑混凝土心墙.由于混凝土心墙高度达47.5m,心墙与周围土体的协调变位,以及蓄水后心墙内力分布是工程关注的问题.对5种不同刚度材料的心墙应力应变特征计算分析表明:不同材料心墙的最大沉降均出现在坝体中部高程附近,最大沉降量约-18.909 cm(占坝高40.5m的0.467％).柔性好的塑性混凝土与坝体协调变位最好,刚性混凝土C25心墙的坝体与心墙变形协调性最差.坝体及心墙应力极值随心墙模量降低而降低.刚性最大的C25心墙在覆盖层和基岩交界处应力值超标,拉应力最大值达到-6.0 MPa,呈现出显著的悬臂效应;而塑性混凝土变形协调性良好,心墙上下游面拉应力均小于-0.5 MPa,应力水平也最优.建议设计施工优先采用塑性混凝土方案,而若要采用C25混凝土作为心墙材料,则需要对心墙做好配筋设计.     

碾压式沥青混凝土心墙坝三维静动力数值模拟研究

为研究碾压式沥青混凝土心墙坝施工及运行期的受力特性,以新疆某水利枢纽工程为例,采用非线性邓肯-张E-B模型进行大坝三维有限元静力计算,采用等效线性粘弹性模型进行大坝三维有限元动力计算,采用三维等价结点力法研究坝体地震永久变形,主要研究坝体在静动力条件下坝体和防渗体的应力、变形以及基座与心墙的相对位移。结果表明,静力条件下,坝体最大沉降约占坝高的0. 27%,蓄水后心墙最大压应力较竣工期减少约14. 2%,蓄水后心墙顺河向最大位移较竣工期增大约2. 6倍、沿坝轴线方向减小约13. 3%;动力条件下,坝体地震沉降约占坝高的0. 09%,地震发生时坝体最大横断面心墙出现拉应力,其值约为最大压应力的9. 5%,地震结束后心墙最大压应力减小约16. 7%,未出现拉应力,地震后坝体顺河向发生永久位移,心墙最大压应力较地震前增大1. 9%,心墙顺河向最大位移较地震前增大约15. 4%、沿坝轴线方向减小约11. 5%。     

沥青混凝土心墙坝的应力及变形特性

基于三维有限元数值模拟技术,对某沥青混凝土心墙坝进行了应力及变形分析.计算中采用Duncan-Chang E-B模型作为坝体及心墙材料的本构模型,考虑蓄水后心墙上游堆石料的湿化效应,对大坝填筑和水库蓄水过程进行模拟,得到了竣工期及蓄水期两种工况下沥青混凝土心墙和坝体的位移、应力分布规律.计算结果表明,坝体及心墙的应力变形值均处在合理范围之内,坝体填料和心墙材料满足强度要求,为结构设计、施工提供了参考依据.     

新疆托帕水库沥青混凝土心墙坝应力变形分析

采用三维非线性有限元软件，用邓肯E-B模型作为坝体及心墙的本构模型，根据心墙模型参数室内三轴试验结果，对托帕沥青混凝土心墙堆石坝进行应力变形分析，模拟大坝施工和蓄水过程，分析坝体沉降过程及心墙水力劈裂可能性。结果表明：坝体在竣工期最大沉降值为26.8 cm,现场监测最大沉降为20.5 cm,计算模型准确；预测蓄水期坝体的沉降为27.6 cm,其占最大坝高0.45%,小于1%,坝体沉降符合规范要求；心墙与上、下游过渡料之间变形不协调，最大沉降差分别为5.4 mm和7.3 mm,导致内部存在拱效应，但其上游面最小主应力大于水压力，其发生水力劈裂的可能性极小。     

瀑布沟水电站施工期大坝监测成果分析

通过对瀑布沟水电站心墙堆石坝坝体施工期不同断面不同桩号渗流、土压力以及沉降变形等监测成果的分析,阐述了砾石土心墙渗流、应力的变化规律及特征值,并得到了坝基沉降量,对心墙的施工质量进行了初步评价。同时分析了施工期影响大坝孔隙水压力的因素,指出砾石土心墙与边坡的变形均为受拉,最大沉降发生在坝体填筑层中部,符合坝体沉降变形的一般规律。     

某混凝土心墙堆石坝坝坡优化计算分析

某水库工程拟采用沥青混凝土心墙坝，心墙高度达到116．43 m 。在保证工程安全的前提下，为了提高该沥青混凝土心墙坝的经济性指标，对该坝进行了坝坡优化计算分析。对坝坡方案 A 、方案 B 、方案 C 心墙的计算分析表明：三种方案心墙的最大沉降均出现在坝体中部高程附近，最大沉降量分别为－44．383 cm 、－44．241 cm 、－44．927 cm ，沥青混凝土心墙与坝体协调变位好。在竣工期，各方案坝坡的抗滑稳定安全系数分别为1．537、1．467、1．373；在正常蓄水条件下，各方案坝坡的抗滑稳定安全系数分别为1．461、1．396、1．243，依次降低。方案 B 挖填方量比方案 A 减少了39．96×104 m3（10．15％），坝体稳定性满足设计要求，上下游坝坡坡度适宜，建议设计施工优先采用方案 B 。     

印尼某堆石坝坝体-溢洪道结构接触特性

印尼JATIGEDE黏土心墙堆石坝将溢洪道直接设置在由散粒体构成的坝体上,左右边墙直接与堆石坝黏土心墙相接,形成了国内外罕见的堆石坝坝型,坝体、溢洪道及坝体-溢洪道接触部位受力特性直接影响到工程的长期运行稳定性。基于三维非线性有限元法,在坝体渗流场分析的基础上,系统研究正常运行工况下堆石坝坝体、溢洪道结构以及坝体-溢洪道接触部位的应力、变形规律。结果表明:堆石坝坝体与溢洪道接触部位应力应变规律与常规心墙堆石坝有显著差异;坝体与溢洪道接触部位坝体土安全系数较低,应力集中明显,应力水平较高;坝体沉降、渗透比降、应力水平等均满足设计控制标准,大坝结构设计方案合理。     

尼雅水库坝料动力特性研究及三维地震反应分析

为研究沥青混凝土心墙坝抗震能力,以新疆尼雅水库为例,利用大型三轴仪进行动模量阻尼比和永久变形试验,分析筑坝材料的动力特性,并采用等效线性黏-弹性模型和大工双曲线残余变形模型对坝体进行地震反应分析。结果表明:砂砾料和过渡料的最大动剪切模量比堆石料高4%～11%,而堆石料的最大阻尼比比砂砾料和过渡料高4%～14%;心墙沥青混凝土的最大动剪切模量随着围压和固结比的增大而增大;地震动力反应时,坝体各方向最大位移、加速度和最大永久变形均发生在坝顶处,且顺河向最大位移为0.042 m,最大加速度为4.98 m/s~2,坝体上下游土体顺河向可产生拉应力破坏,心墙最大永久变形发生在坝顶处,坝体的最大沉降比心墙高0.035 m,坝体与心墙协调变形能力较强。结果表明,尼雅沥青混凝土心墙坝"金包银"结构具有良好的抗震性能。     

新疆某高原水库大坝沥青混凝土心墙施工技术

沥青心墙作为坝体防渗系统的关键部位之一,其施工质量的好坏直接影响到整个水库能否安全地运行。新疆莫呼查汗水库沥青混凝土心墙坝面临高寒、高海拔、高地震烈度等诸多设计难点,因此,提出适合工程的沥青混凝土心墙配合比及控制沥青混凝土心墙质量、施工方法、施工质量检测措施、低温时段施工措施等技术要求。确保工程的施工质量能满足设计要求。