高海拔地区土石坝结构抗震性能动力分析

详细概括了西藏旁多土石坝结构抗震性能动力分析基本原理,分别从西藏旁多土石坝的结构抗震能力反应谱分析与基本原理、大坝结构抗震能力时域分析与基本原理以及地震作用下西藏旁多土石坝结构破坏的能量判别准则等三个方面进行了总结。提出地震作用下西藏旁多土石坝动力失稳破坏的能量判断准则以及地震失稳风险值的概念,并将其应用于西藏旁多土石坝的二维结构抗震性能分析之中,以此来模拟地震发生时,坝体加速度、最大动剪应变、最大主应力以及最大动位移等参数对大坝安全性能的影响,得出与实际相符的结论。     

柴河土坝心墙渗流控制安全分析

工程实践表明,保证土坝安全运行的首要因素是防渗体的防渗性能和抵抗渗透破坏的能力。如果防渗体的抗渗能力不满足要求,大坝的安全就很难保证。如英国的巴德海特坝的破坏及美国提堂坝的失事,都是由于防渗体的破坏或失事而造成。所以,防渗体的渗流控制能力是确保土石坝安全运行的关键。     

柴河土坝心墙渗流控制安全分析

<正> 工程实践表明,保证土坝安全运行的首要因素是防渗体的防渗性能和抵抗渗透破坏的能力。如果防渗体的抗渗能力不满足要求,大坝的安全就很难保证。如英国的巴德海特坝的破坏及美国提堂坝的失事,都是由于防渗体的破坏或失事而造成。所以,防渗体的渗流控制能力是确保土石坝安全运行的关键。     

除险加固中大坝渗流监测系统的优化分析

随着水库的长年运行,老化现象严重,需要及时进行除险加固工程施工,而渗流监测技术的相应优化,能够消除以往渗流监测中存在的隐患,获得准确的监测数据,防止因渗流破坏造成土石坝失事意义重大。基于此,本文主要针对除险加固中大坝渗流监测系统的优化进行了探讨。     

渗流作用下土石坝防渗探讨

简述了土石坝被广泛应用的原因,研究了土石坝渗流问题的方法,探讨了土石坝地下水渗透数学模型的选用,指出实际工程中需建立一套新的运动微分方程,以解决非稳定渗流情况下大坝应力变形及防渗问题。     

基于变形的土石坝地震易损性分析

地震易损性分析是地震风险分析的重要组成部分,可以预测结构在遭受不同等级地震荷载作用下发生各级破损的概率。土石坝在地震作用下易发生不同程度的破坏,对其进行易损性分析可以为土石坝地震风险分析及评价提供有效途径。考虑土石坝材料参数及地震动输入不确定性因素的影响,提出了基于变形的土石坝地震易损性分析方法。采用正交设计法选取材料参数样本组合,分别施加不同地震峰值加速度进行地震反应分析,基于坝顶相对沉陷破损评价指标,给出了大坝的易损性曲线。以云鹏心墙土石坝为例进行了地震易损性分析,得到大坝不同震损等级的风险概率,对土石坝地震风险评估和抗震设计优化、维修加固决策等具有重要意义和应用价值。     

强震作用下特高土石坝多耦合体系损伤演化机理及安全评价准则

中国西部拟建多座坝高250～300m级别的特高土石坝工程,但西部地区地震频度高、强度大,地震的突发性和不确定性对这些特高土石坝的抗震安全构成了巨大威胁。高土石坝抗震安全评价是多系统、真三维、非线性、非连续的复杂问题。然而,传统高土石坝动力分析方法仍在弱非线性范围内,各种相互作用的影响大多被简化并孤立进行,难以对强震作用下特高土石坝动力破坏过程、耦合效应及其影响进行深入研究和科学认识。面向中国300 m级特高土石坝建设需求,依托RM、拉哇等特高土石坝,重点突破了筑坝材料强非线性、大坝-地基-库水动力相互作用、精细化建模和分析方法、自主高性能计算软件以及极限抗震能力评价方法和标准等方面的一系列科学问题和技术难题。研究成果为特高土石坝抗震安全设计提供了先进的评价方法和标准。     

粘土心墙土石坝工程中防渗施工的工艺分析

粘土心墙土石坝工程中普遍的存在着坝体渗漏以及浸润线抬高等病害,这些问题的存在极大危害了水库的安全及正常运行。就目前来看,防渗处理的措施较多,但是如何因地制宜的选择防渗处理方案以及满足除险加固工程的经济性、可实施性以及安全与环保的要成为了当下亟待解决的问题。本文以某工程为例,从大坝渗漏的成因以及类型入手,重点论述了粘土心墙土石坝的主要防渗处理措施。     

重大水利工程大坝深水检测及突发事件监测预警与应急处置研究及应用

中国高坝建设水平世界领先，但安全运行保障水平相对滞后，应对洪水、强震、地质灾害、异常干旱或低温、恐怖破坏等极端事件的应急保障能力相对薄弱，安全风险不容忽视。从基础与应用基础、应用技术研发、集成示范与推广3个层面进行综述，包括：非常规条件下大坝性能演化与灾变机理、极端条件下大坝安全诊断和风险控制、大坝失事早期预警标准与应急响应机制等基础理论研究；大坝深水检测载人潜水器、大坝深水渗漏探测、深孔泄水建筑物疏堵与闸门修复、大坝突发事件应急监测与隐患快速探测、深水环境大坝缺陷修补、极端条件下大坝应急抢险与损毁快速修复等关键技术研发；100 m级深水环境大坝安全检测技术集成示范，极端条件下大坝溃决早期预警与应急处置技术推广应用。对最新研究进行了综述和总结，并对今后的主要发展方向提出了建议。     

谈土石坝渗流监测自动化设计及工程应用

分析了土石坝渗流监测的目的及渗流监测设计的基本原则,对土石坝渗流监测设计方法和监测系统自动化进行了探讨,并列举相关工程事例加以说明,为大坝的安全评价提供了保障。     

300 m级高土石心墙坝流变特性研究

300 m级高土石心墙坝的流变特性对预判坝体竣工后长期变形及沉降具有重要的意义,对于研究防渗心墙能否适应坝体长期变形并正常工作亦至关重要。依托314 m高的双江口土石心墙坝工程,使用大型高压三轴仪对上、下游堆石料进行了流变特性试验研究,研究表明当最终的应力状态一致时,堆石料的流变按照分级加载和按照单级加载得到的流变曲线随着时间的发展差异性逐渐减小,最后基本趋于一致。在试验基础上,依据流变经验模型,得出了流变分析参数,并采用三维有限元法分析了300 m级土石心墙坝的流变特征。数值分析表明流变速率对坝体工后沉降幅度影响显著,由于试验中的流变速率较之现场坝料的实际流变情况明显偏快,因此流变速率的确定还有必要依据已建工程的反分析进行修正。     

大地震震害与震中距或断层距的相关性

震中距作为地震动衰减关系的参数,是地震现场快速评估的重要指标。根据汶川Ms 8.0级地震中378座严重震损土石坝的坐标数据,通过数理统计,分析不同梯段断层距和震中距下土石坝震损密度分布规律。对土石坝震损比例与震中距和断层距的相关性进行分析比较,并采用最小二乘法回归得出震损数量与震中距、断层距的关系式。结果显示汶川地震中土石坝的震损密度与断层距的相关性大于震中距。认为大震中宜采用断层距为评估现场震害的指标,中小震则宜选用震中距指标。     

高心墙堆石坝坝基廊道受力特性研究

在中国水资源最为丰富的西部地区,河床覆盖层厚达数十米甚至百米,一大批土石坝正在和将在这些大江大河上建设。坝体心墙与坝基防渗墙多采用廊道这种结构型式进行连接,廊道受力条件复杂,是工程成败的关键,但是有些已建工程却出现了廊道漏水的现象,廊道开裂和结构缝破坏成为亟待解决的问题。为了对廊道受力情况和开裂规律有一个清楚的认识,分析总结了几个工程廊道的监测资料,同时基于混凝土非线性本构理论,建立有限元模型对廊道进行了数值模拟。对监测结果和数值计算结果进行对比分析之后,探讨了廊道中的结构缝问题和廊道整体的受力规律,指明了廊道中需要重点关注的易开裂部位,为廊道合理配筋提供了指导,同时为类似工程的决策提供参考。     

数字化施工下堆石坝模型参数空间估计及赋值

基于数字化施工技术实时采集的堆石坝碾压参数信息,可估计大坝任意位置处的坝料压实质量。通过室内大型三轴试验,建立了堆石坝坝料压实质量与邓肯–张模型参数的定量关系,进而可以实现大坝任意位置处的力学模型参数的空间估计。在此基础上,通过Abaqus软件二次开发,实现了能反映实际压实质量的每个计算单元本构模型参数的赋值。本文方法考虑了堆石坝实际施工质量的空间差异性而带来的坝料模型参数在空间上的差异性,可避免通常同一分区采用相同坝料力学参数可能导致的计算精度不足的弊端,从而为后续有限元精细分析堆石坝的应力变形提供前提条件。     

高堆石坝土工格栅抗震加固效果分析

强震区高堆石坝坝顶堆石体常由于地震加速度放大效应处于不稳定状态,目前比较经济有效的抗震措施是在坝顶一定范围内加筋来提高堆石体的强度和自稳能力。土工格栅以其与土石体相互作用的优越性而被广泛运用于土石坝坝顶抗震加固工程。以 240 m 高长河坝心墙堆石坝为例,分析土工格栅对强震区坝顶堆石体的抗震加固效果。运用时程法对加筋坝体进行动力反应分析,利用动力响应应力结果并结合 Newmark 滑块法理论,采用滑面应力分析有限元法对加筋限制高堆石坝地震永久变形的工程效果进行研究和探讨。结果表明,动力作用下格栅所受最大拉力远小于其抗拉强度,且加筋基本不影响坝体动力反应结果。可一旦坝坡发生滑移,加筋能使地震永久位移减少 40% ～ 50% ,有效限制坝顶堆石体侧向滑移,提高了坝体抗震稳定性。抗震稳定性又对加筋长度与竖向加筋间距敏感,较适宜的加筋长度及间距分别为 40 ～ 60 m 和 1 ～ 4 m 。     

高面板堆石坝抗震安全评价标准与极限抗震能力研究

针对强震区高面板堆石坝的特点,提出了基于稳定、变形、面板防渗体系安全的高面板坝抗震安全评价和极限抗震能力分析方法,并建议了坝坡抗震稳定、坝体局部动力稳定、坝体地震残余变形、面板防渗体系的抗震安全评价标准。对坝高超过250 m的某高面板堆石坝进行了极限抗震能力分析,根据坝坡稳定性、地震残余变形、单元抗震安全性、面板防渗体系抗震安全性等多角度的评价结果,初步认为,该高面板堆石坝的极限抗震能力为0.50g~0.55g。     

碧口土石坝与混凝土防渗墙在各运用期的应力与位移的分析

国内最高的碧口土石坝及其坝下尚有国内最宽与最深的两道混凝土防渗墙,蓄水七年多来运行良好。应用改进的邓肯模型,对其作了施工期、蓄水期和稳定渗流期的有限元分析,获得了应力与位移场在运用过程中的演变情况,说明建筑物是安全的,也与尚有效的防渗墙观测资料基本相符。提出:今后在高土石坝设计中,应注意坝体中的荷载传递;混凝土防渗墙是强度接近临界状态的承压构件。     

数字化施工下高心墙堆石坝结构性态精细数值模拟研究

为考虑实际施工质量对堆石坝结构性态的影响,提出了数字化施工下高心墙堆石坝结构性态精细数值模拟分析方法。首先,基于数字化施工技术估计得到了大坝任意位置处的坝料压实质量。其次,通过室内试验,建立了坝料压实质量与力学模型参数的回归关系模型,从而实现大坝任意位置处模型参数的空间估计。在此基础上,通过程序开发,实现了任意单元计算模型参数的精细赋值。最后,采用精细有限元模型实现了高心墙堆石坝应力变形的数值模拟,并采用精细扩展有限元模型实现了心墙蓄水期可能水力劈裂的预测模拟。计算结果显示该方法可以更好地反映大坝施工过程的变形情况,提高了计算的准确性。该方法充分考虑了大坝实际施工质量下坝料力学参数在空间上的差异性,克服了传统方法采用同分区相同坝料力学参数而导致的计算精度不足的弊端。     

高土石坝地震安全控制标准与极限抗震能力研究

基于土石坝震害调查和原型观测资料分析，针对高土石坝的坝坡稳定、坝体地震永久变形以及混凝土面板接缝位移3个影响高土石坝安全的主要因素，初步建议了相应的地震安全控制标准，并应用于高心墙堆石坝和面板堆石坝的极限抗震能力计算分析。结果表明：按规范设计的高土石坝具有较强的抗震能力，其极限抗震能力在0.50g以上，可抵抗9度以上地震而不致于出现灾难性后果；高土石坝的极限抗震能力与相应的地震安全控制标准密切相关，按照本文建议的标准，高心墙堆石坝坝坡稳定是其极限抗震能力的控制因素，高面板堆石坝面板周边缝安全是其极限抗震能力的控制因素。