混凝土传力抗剪结构在拱坝坝肩加固处理中的效果分析

针对影响小湾水电站坝肩稳定的不良地质构造,设计上拟定了以混凝土洞塞为主的系统治理方案,特别是在近左拱端的1 210 m高程构建“牙刷状”的传力抗剪结构来提高坝肩的整体抗变形能力.为对混凝土洞塞的加固措施进行效果评价,针对小湾拱坝1 210 m高程的不良地质构造,采用地质力学模型试验方法,模拟了坝肩1 210m高程岩体中的断层、蚀变带、坝肩强卸荷岩体及混凝土传力抗剪结构等,进行天然地基方案和加固地基方案的超载法破坏试验对比分析研究.试验表明:对坝肩进行加固处理之后,坝肩变位有一定程度的减少,破坏形态有所改善,超载系数由Kp=2.2提高到Kp=3.0 ～4.0.证明了这种加固处理措施具有改变拱端推力的传递方向、增强坝肩整体抗变形能力等综合作用,是行之有效的加固处理措施.研究成果可对类似坝肩稳定问题提供经验和借鉴.     

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

地质力学模型试验是研究高拱坝与地基整体稳定安全的重要方法之一。在试验中,通过变位监测可获得大量的模型变位数据,但如何通过这些变位数据来评价高拱坝的稳定安全性还有待研究,特别对于地质力学模型综合法试验还没有形成一套完整的变形稳定分析评价体系。本文首先根据地质力学模型超载法、降强法和综合法三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;其次,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。然后,采用地质力学模型综合法,开展了加固地基条件下锦屏一级高拱坝三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。     

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。     

平硐综合物探在双曲拱坝坝肩深卸荷勘探中的应用

叶巴滩水电站为双曲拱坝水电站,坝区岩体结构复杂,坝高高,拱坝坝肩抗滑稳定性是关键的工程地质问题,位于坝肩50m以里的深卸荷岩体,在大坝的作用力下将形成滑动面,这对拱坝的稳定性构成了极大的威胁。为了划分出新鲜岩体中的深卸荷岩体,并圈定深卸荷岩体的空间展布,采用平硐声波、平硐地震波CT成像综合物探手段对坝肩深部卸荷岩体进行划分、圈定。结果表明,综合物探手段对划分深卸荷岩体、了解其空间分布效果显著。综合物探手段为拱坝坝肩抗滑稳定性研究提供了依据,也为整个拱坝设计及基础处理提供了科学指导。     

复杂岩基上高拱坝坝基坝肩浅层卸荷影响与稳定性研究

采用3维地质力学模型综合法试验以及非线性有限元计算,对考虑浅层卸荷影响的小湾拱坝与地基整体稳定问题进行研究。试验中,用不同尺寸、不同力学参数的微小菱形块体对开挖出现的浅层松弛卸荷岩体进行重点模拟,同时还模拟了坝基坝肩主要的地质构造和加固方案,对主要的断层采用变温相似材料模拟,以便进行降强试验;有限元计算采用与模型试验一致的力学参数以及降强、超载步骤,对坝基浅层卸荷带用加密单元进行模拟。通过模型试验及计算分析得出,受坝基浅层卸荷的影响,在超载过程中坝踵和坝趾附近岩体首先出现开裂（对应模型试验）或产生塑性区（对应计算）,最终上游坝踵附近裂缝或塑性区贯通,说明坝基浅层卸荷对坝与地基稳定性有一定影响,为保证运行后工程安全,建议对中下部高程坝基采取固结灌浆等加固措施。     

锦屏一级高拱坝结构特性及坝肩稳定性研究

结合锦屏一级高拱坝地形、地质条件 ,针对含断续节理裂隙岩体的强度呈现明显方向性的特点 ,运用三维非线性有限元数值分析方法 ,研究坝体的结构特性及坝肩 (基 )稳定性 ,并采用超载法分析坝肩 (基 )的变形失稳演变过程。计算成果表明 :正常工况下坝体结构变位与应力分布近于对称 ,坝肩整体超载安全系数为 4 .2。     

基于ANSYS的拱坝坝肩及坝基整体稳定分析

结合拱坝坝肩与坝基的地形、地质特征以及软弱结构面分布状况,通过ANSYS软件建立拱坝天然地基条件下的三维数值模型,并进行超载法计算,分析坝体变形与应变特征、坝肩和断层的变位分布特征、坝肩的破坏形态和过程,得到整体稳定超载安全系数,评价拱坝的安全度,为工程设计、施工和加固处理提供依据.     

基于非线性有限元的高拱坝坝肩稳定性分析-研究生论坛

处于复杂地质条件下的拱坝,坝肩岩体稳定性问题是其发生事故的重要原因之一。某水电站拱坝右坝肩发育有靠近坝体的蚀变集中带及沿该集中带的多条断层,左坝肩在坝肩槽不同高程有多条断层出露,地形地质复杂。为了正确合理地研究其坝肩岩体的稳定特性,根据水电站坝址区地形地质条件,充分考虑拱坝左右坝肩的主要断层及蚀变带等不利地质构造,建立三维有限元模型,模拟拱坝及坝区岩体在正常运行及温降工况下的应力场,采用点安全系数法分析坝肩岩体在加固和未加固的情况下的稳定性,并运用综合强度储备法评价坝肩的极限承载能力。研究结果表明,坝肩岩体点安全系数均处于合理范围内且相对较高,综合安全系数相对较大,说明坝基加固措施合理有效,坝肩具有较强的承载能力。     

基于非线性有限元的高拱坝坝肩稳定性分析

处于复杂地质条件下的拱坝,坝肩岩体稳定性问题是其发生事故的重要原因之一。某水电站拱坝右坝肩发育有靠近坝体的蚀变集中带及沿该集中带的多条断层,左坝肩在坝肩槽不同高程有多条断层出露,地形地质复杂。为了正确合理地研究其坝肩岩体的稳定特性,根据水电站坝址区地形地质条件,充分考虑拱坝左右坝肩的主要断层及蚀变带等不利地质构造,建立3维有限元模型,模拟拱坝及坝区岩体在正常运行及温降工况下的应力场;采用点安全系数法分析坝肩岩体在加固和未加固的情况下的稳定性,并运用综合强度储备法评价坝肩的极限承载能力。结果表明:坝肩岩体点安全系数均处于合理范围内且相对较高,综合安全系数相对较大,说明坝基加固措施合理有效,坝肩具有较强的承载能力。     

复杂地基上高拱坝坝肩稳定破坏试验研究

大岗山水电站是大渡河干流近期开发的大型水电工程之一,工程主要开发任务是发电,兼有拦沙、防洪、蓄能作用。其坝址区地质构造复杂,两岸坝肩岩脉、断层比较发育,构造型式以小断层、沿岩脉发育的挤压破碎带和节理裂隙为特征。针对大岗山拱坝复杂地质构造特点,采用三维地质力学模型试验中的综合法进行坝肩稳定问题研究,通过超载与降强相结合的地质力学模型破坏试验,研究了拱坝坝肩的变形特性,得到坝肩、坝基失稳的破坏过程和破坏形态,确定坝肩综合稳定安全度为5.0～5.6。     

复杂地质条件下拱坝坝肩稳定地质力学模型试验研究

结合四川宝兴河铜头水电站混凝土拱坝，对坝肩稳定进行了三维地质力学模型试验研究，试验中采用变温相似材料模拟坝肩坝基岩体中的软弱结构面，运用超载与强降相结合的方法进行破坏试验。主要探讨了该拱坝坝肩失稳的破坏过程、破坏形态和破坏机理，获得了坝肩整体稳定安全度。试验表明：采用超载与强降相结合的破坏试验方法得到的安全度为3．12～3．51。同时表明在正常运行情况下，坝肩是稳定的，在强降阶段，坝肩出现开裂，尤以左坝肩为甚，因此对两坝肩特别是左坝肩上部进行加固处理是十分必要的。     

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。     

花山拱坝右坝肩溶洞对坝体及坝肩的影响分析

为评价花山拱坝右坝肩溶洞对坝体及坝肩的影响,采用三维有限元方法,对不同工况不同方案下坝体和坝肩岩体应力变形进行计算分析,并利用超载法分析了不同方案下的坝肩稳定状况.结果表明:溶洞的存在对坝体的应力变形及坝肩的整体稳定性影响较小,对坝肩岩体应力变形的影响也仅限于溶洞附近区域;溶洞回填处理后,其附近的变形得到有效控制.综合来看,溶洞的存在对整个工程影响较小,经过回填处理后,整个工程的安全性是有保障的.     

白莲崖拱坝坝肩稳定性有限元分析

系统介绍了非线性有限单元解决拱坝坝肩稳定分析方法的原理,分析了岩体和结构面的单元模式,阐明了岩体的屈服条件和岩体在各种受力状态下的本构方程,详细介绍了运用荷载增量迭代法求解岩体应力应变的方法,并根据应力应变计算成果,以岩体内任一断面的抗滑稳定安全系数Fs作为目标函数,通过优化计算,求得最小安全系数对应的最不利的可能滑动面,从而解决拱坝坝肩稳定问题。本文通过此方法对白莲崖拱坝坝肩稳定性进行计算,并对其坝肩稳定给出综合评价。     

对震后沙牌拱坝坝肩动力稳定性的再分析

沙牌RCC拱坝是少数经受了大地震考验的百米级高坝实例之一,对其坝肩动力稳定性的再研究意义重大。本文综合有限元法与刚体极限平衡法的优势,提出极限累积位移公式作为滑块失稳判据,开展了两种地震波作用下的沙牌坝肩动力稳定分析并对5.12地震反演的人工波开展了拱坝坝肩稳定性超载分析。结果表明,在反映5.12地震的人工波（ah=2.05 m/s2）作用下,沙牌左右坝肩稳定,与实际地震效应一致。在设计波（ah=5.31m/s2）作用下,沙牌左岸坝肩将失稳,而右岸仍稳定。进行人工波超载分析时,左岸坝肩滑块L1、L2分别经受3.2、3.6倍人工超载波时会发生滑移失稳;右岸坝肩滑块则在4.2倍超载波作用下滑移失稳。此次沙牌坝肩动力稳定再分析考虑了滑块滑移方向及安全系数瞬态变化对滑块累积位移的影响,更真实地反映了沙牌拱坝坝肩滑块滑移规律,为工程实际中的坝肩动力稳定分析提供了一个新思路。     

高拱坝坝基固结灌浆效果综合检测分析

锦屏一级水电站大坝为混凝土双曲拱坝,最大坝高305m,为世界目前第一高拱坝。坝基开挖揭露及检测成果表明,建基岩体中分布有一定规模、性状很差的软弱结构带,且表面岩体卸荷松弛明显。为提高坝基软弱结构带的密实度及岩体变形模量,满足坝基变形稳定,以及弥补高应力区开挖卸荷引起的地应力释放造成的建基面岩体的松动、松弛和浅表层由于爆破震动对岩体造成的损伤等问题,需对建基面进行全面积的固结灌浆。综合检测目的是检测坝基固结灌浆质量,评价固结灌浆效果,复核灌后岩体是否达到设计的各种物理力学指标等。     

拱坝坝肩稳定的三维地质力学模型试验研究

本文引用强度储备的概念，通过拱坝坝肩稳定的三维地质力学模型试验，采用变温相似材料来模拟岩体及断夹层力学参数在工程长期运行中逐步降低的演化过程。总结出了新技术和方法井结合工程实例，用强度储备与超载相结合的方法，探讨了拱坝坝肩失稳的破坏过程、破坏机理和破坏形态，得出了综合稳定安全度，提出了坝肩需要加固处理的具体措施和建议，为工程的设计和施工提供了参考依据。     

小湾拱坝坝肩抗力岩体加固分析研究

采用三维弹粘塑性有限单元法,对小湾拱坝坝肩抗力岩体进行加固分析,得出了不同加固处理方案下坝肩抗力岩体的变形分布规律.研究结果表明,受断层和蚀变带影响,右坝肩抗力岩体的变形稳定条件比左岸差;采用文中推荐的方案进行加固处理后,右坝肩的变形稳定条件得到明显改善,两岸的变形分布规律趋于一致.根据研究结果,对推荐加固方案的进一步优化方向提出了建议.     

综合法与超载法在沙牌RCC拱坝坝肩稳定分析中的应用

本文结合四川沙牌ＲＣＣ拱坝坝肩稳定三维地质力学模型试验，着重分析了由综合法与超载法所得试验成果的异同点及其成果的适用性，探讨了由两种试验方法求得的安全系数间的相互关系，提出了采用何种试验结果作为确定工程加固处理范围的依据等结论     

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。