园满贯拱坝坝基(肩)破坏模式及稳定性研究

采用三维非线性有限元法,对园满贯RCC拱坝进行破坏模式及稳定性的研究,确定出坝基(肩)的点强度储备安全系数,以及在超载法和综合法下的破坏模式及稳定安全系数。结果表明:该拱坝安全系数满足工程要求,但温升温降荷载对坝体变位和坝身应力影响显著。     

小湾高拱坝三维有限元弹塑性分析

本文采用非线性三维有限单元法，综合多种稳定安全度评价方法（点安全系数法、超载法及强度储备相结合的综合法）分析了小湾高拱坝的变形失稳及破坏发展过程。结果表明，小湾高拱坝点安全系数最小值约为１．８，超载安全系数的４．５，超载强储综合安全系数约３．６。     

考虑断续节理影响的溪洛渡拱坝模型破坏试验研究

金沙江溪洛渡工程大坝为混凝土拱坝,最大坝高278m,拱坝坝肩及坝基岩体内未见大的断层及软弱结构面,坝肩稳定性主要受分布于岩体内的层间和层内错动带以及节理裂隙的控制。本文用超载法对溪洛渡拱坝稳定安全系数相对较低的410m高程平面拱圈及其坝肩岩体进行模型破坏试验,主要研究超载条件下含断续节理岩体的破坏过程、破坏形态和破坏机理。试验表明:由于玄武岩的脆性特点,模型坝肩岩体呈脆性破坏,其破坏机理是裂隙端部的应力集中引起岩桥的断裂撕拉破坏,随着超载倍数的增加,裂缝开度增大,最后呈现阶梯状破坏形态。     

拱坝坝肩抗滑岩体遭破坏后的抗滑稳定复核计算分析

本文以桑郎水库工程为实例,通过平面及空间两种计算方法对坝肩抗滑岩体遭超挖破坏后的抗滑稳定安全系数进行计算分析,提出在现行水利行业标准及规范下,拱坝设计过程中坝肩抗滑稳定安全系数富余度的一些看法,供水利水电工程大坝设计参考。     

拱坝坝肩向斜岩体结构抗滑稳定系数的计算方法

拱坝坝肩有一个向斜岩体结构,该结构由于拱坝推力,会发生滑动破坏的可能性。通过有限元对坝肩、坝基渗流场与从拱坝向坝肩传递的推力进行计算,并通过三维极限抗滑稳定计算法,对向斜结构在各工况下的抗滑稳定安全系数进行计算,采用锚索加固滑动体,对于规范要求相满足且抗滑稳定安全系数所需锚索数量进行计算,同时计算分析抗滑稳定中锚索施加角度的影响。     

三河口拱坝不同体型破坏对比分析

针对拱坝体型对拱坝的应力分布、破坏过程和承载力的重要影响,以三河口水利枢纽工程拟定的3种体型拱坝为例,分别采用超载法、强度储备法和综合法进行破坏分析,运用ANSYS软件,采用非线性有限元模拟拱坝破坏过程,对比3种体型拱坝对应的破坏模式,分析破坏过程,并结合位移突变法和屈服体积法确定拱坝的安全度。结果表明:同一种体型的拱坝在使用超载法、强度储备法和综合法进行计算分析时所得破坏过程不相同;不同体型的拱坝,如果采用同一种破坏分析方法进行计算,破坏过程基本相似,但抛物线拱坝的安全度高于单圆心拱坝的。     

高拱坝安全性研究现状及存在问题分析

在总结高拱坝应力变形分析、破坏分析和安全度评估的现行规范及现有研究方法的基础上,指出这些方法存在的主要问题是:在进行破坏分析和安全度评估时没有考虑拱坝的破坏模式,破坏分析的层次不够明确,分析方法的建立和破坏判据的确定缺乏理论依据。针对这些存在问题提出了解决途径的建议,高拱坝的破坏应从材料层次的局部损伤和结构层次的整体失效研究。局部损伤须考虑材料的不均匀性,整体失效的研究应采用非强度理论。需要研究从材料层次的局部损伤到结构层次的整体失效破坏演变过程。高拱坝安全度的评估需要与失效破坏模式联系起来,应通过风险分析寻找最可能失效模式,确定与此模式相应的安全度。     

溪洛渡高拱坝坝肩(基)稳定性的三维非线性有限元分析

在细致模拟溪洛渡高拱坝坝址区层间层内错动带空间展布和连通特征的基础上,采用三维非线性有限单元法,定量分析了坝肩岩体变形和超载破坏规律,并用点安全度、超载及综合安全系数评价坝肩岩体稳定性。结果表明:坝肩整体刚度好,承载能力强;坝肩岩体正常蓄水超载安全系数为6.0,综合安全系数为4.8,满足整体抗滑稳定安全要求。     

某高拱坝结构破坏模式与破坏机理分析

结合地质力学模型试验和非线性有限元数值分析方法,对某特高拱坝在静力条件下的结构破坏模式进行对比分析,并探讨其破坏机理。研究结果表明,模型试验和数值分析得出的结构破坏过程和破坏特点总体一致,在水荷载超载条件下,该高拱坝的破坏模式表现为结构因中下部建基面破坏区贯通而失去承载力,同时下游坝面伴有众多浅层的水平裂缝。由于该拱坝所处河谷狭窄,坝肩稳定条件好,拱坝建基面是结构的薄弱部位。由于该拱坝中下部承受水荷载较大,拱推力相应均匀地分布在大坝的中下部高程,该部位建基面最先破坏进而最终破坏区贯通使大坝进入大变形阶段。     

青龙U型薄拱坝极限承载能力及渐进破坏模式分析

U型碾压混凝土薄、高拱坝在国内外尚不多见,其中湖北省青龙拱坝因地形条件的独特尤为特殊,应力分布规律较常规V型拱坝有根本性差异,即在距坝底1/4坝高的下游坝面拱冠处出现较大面积的拉应力区,因此对青龙U型薄拱坝破坏机制及安全度的探讨非常必要。基于带拉破坏Drucker-Prager准则,利用强度储备系数法和超载法,分别对青龙拱坝的极限承载能力进行弹塑性有限元分析;运用位移突变法、塑性区贯通及收敛性等破坏判据,探讨其破坏机制,评价其整体安全度。结果表明:选用分析承载能力的方法不同,则青龙U型薄拱坝在极限承载过程中上、下游坝面破坏形态不同,但坝体最终的破坏形态基本一致;总结了其渐进破坏模式特点,并指出其在极限承载过程中由于应力的自行调整,拉应力减小或消失,满足稳定安全要求。     

高拱坝稳定安全度研究综述

针对我国西部兴起的高拱坝建设热潮,对目前高拱坝稳定安全度的分析方法进行了总结,主要方法有柔度系数法、安全系数法、可靠度方法和模型试验法。总结了拱坝的失效模式和失稳判据;对工程中最常用的安全系数法,系统阐述了计算安全度的数值方法和最新进展;得出拱坝安全度控制标准由局部安全度向整体安全度转变、安全度分析方法由确定性方法向不确定性方法发展的结论,另外常规的拱坝稳定数值分析方法如刚体极限平衡法和有限元法得到不断完善,新型数值方法在拱坝稳定分析中也有很好的应用前景。     

基于非线性有限元法的混凝土拱坝稳定特性分析

由混凝土拱坝的受力特点可以看出,其稳定性主要是依靠坝肩两岸岩体来维持,因此,坝肩岩体的稳定直接关系到拱坝的正常运行与安全,是拱坝设计中较为关注的问题之一。文章结合某实际工程,以大型分析软件ANSYS为平台,以某混凝土拱坝和地形整体为研究对象,针对同一模型,采用超载系数法、强度储备系数法等从不同角度分析坝体结构的稳定性。通过非线性有限元计算分析得出,在不同超载荷载作用下裂缝首先沿坝基面向坝高方向发展,同时坝踵区的裂缝沿坝体坝厚方向扩展,最终趋于稳定。随着强度储备系数的增大,拱坝抗滑稳定安全系数随之逐渐减小,基本呈现线性发展。同时,坝体位移也基本呈线性分布规律,但是,当接近临界抗滑稳定安全系数时,坝体位移明显表现为非线性发展趋势。该稳定分析为充分了解拱坝的结构安全度提供计算依据。     

锦屏一级高拱坝整体稳定物理与数值模拟综合分析

高拱坝的整体稳定是工程建设中的关键问题之一,地质力学模型试验和数值计算是研究这一问题的重要方法。通过理论推导建立了基于综合法的大坝稳定安全系数评定关系式。针对锦屏一级高拱坝坝肩地质条件复杂,影响拱坝整体稳定的断层、岩脉、节理裂隙众多,坝高库大和加固难度大,工程安全稳定问题十分突出等特点,采用综合法地质力学模型试验与三维非线性有限元相结合的方法,对加固处理后的锦屏一级高拱坝整体稳定性开展研究。获得了拱坝在正常工况下的工作性态,以及在结构面强度参数降低约30%后坝肩的超载变形失稳过程和最终破坏形态,提出拱坝与地基综合法整体稳定安全度为5.2~6.0(试验值)和5.98(计算值)。通过综合分析模型试验和数值计算的成果,评价了锦屏一级高拱坝工程的安全性和加固效果。研究成果为锦屏一级拱坝工程的安全监测和运行管理提供了科学依据,同时也为其他类似高拱坝工程的稳定分析提供参考。     

高拱坝安全度评价方法研究

介绍了目前高拱坝安全评价的几种方法,指出了现存拱坝安全度评价方法的缺点。提出基于有限元分析结果的高拱坝安全度评价体系,研究了坝体裂缝对大坝工作性态的影响,给出了坝体内容许裂缝长度。结合溪洛渡高拱坝工程,阐述了基于弹性或弹塑性有限元分析并综合考虑大坝坝体、建基面和坝基岩体破坏的拱坝安全度评价方法,强调了高拱坝长期安全度评价的重要性。     

设缝高拱坝的破坏机理研究

对设周边缝，底缝高拱坝的破坏机理进行了阐述，采用增大水重度和降低坝基交界面或缝面材料强度储备两种方法；对未设缝高拱坝，设部分周边缝高拱坝和底缝高拱坝的破坏形式。破坏过程进行研究，寻找设缝拱坝的可能破坏形式和破坏机理，研究结果表明，三种坝型的整体安全度由大到小的顺序为未设缝拱坝，部分周边缝拱坝和底缝拱坝，破坏均是从坝体与垫座交界面上游侧开始开裂，向下游扩展，最终下游侧屈服破坏。     

拱坝多目标优化的研究与应用

本文探讨了拱坝多目标优化的模型、方法与应用。提出了以经济性指标(如坝体方量)和安全性指标(应力水平、强度失效概率、高应力区范围等)为优化的多个目标函数，导出了坝体失效概率的算式。优化方法采用理想点法，并通过对各分目标的权系数调整，提供能反映设计者偏爱的多个解方案。文中首次探讨了拱坝优化的柔性建模方式，并通过程序予以实现，使优化模型的三大要素，不再如传统那样完全被编程固定，而仅由编程提供变量、目标和约束的基本要素，在设计中通过交互手段建立不同含义的优化模型，从而实现建模的柔性化。初步的工程应用所得的成果合理，数据有一定规律，表明文中提出的模型与方法是可行的。     

牛头山双曲拱坝整体稳定三维地质力学模型试验研究

介绍了牛头山双曲拱坝三维地质力学模型试验，包括模型设计、模型制作、加荷和量测等。试验给出了拱坝在正常蓄水位荷载作用下的位移场，测出了坝体、坝肩、断层出露处以及坝基内部断层各部位的位移，揭示了拱坝坝体和基础失稳前位移和裂缝发展的全过程及其破坏机理。对试验数据的综合分析，可以评价边坡的稳定性，并得到拱坝的整体安全度。     

梅花周边缝拱坝的破坏形式分析

对福建梅花周边缝拱坝安全度和破坏形式进行分析和模拟，表明该坝实际容许水深只有20.8m，溃坝前一直处于超载状态，大坝在水荷载作用下，岸坡坝段上滑引起河床坝段上抬，温升作用增加了上抬值，这种上抬对周边缝拱坝的整体稳定是不利的，破坏时先是周边缝岸坡部分和下部拉坏和剪坏，然后拱坝中部出现上抬坡坏和坝肩发生剪切破坏，最终在库水作用下左，右坝体发生沿缝面的滑移和绕坝肩的转动破坏，此与实际破坏形式较为一致。