土石坝坝体混凝土防渗墙应力变形分析

以浙江省某粘土心墙坝除险加固工程防渗墙加固方案优化设计为背景,采用二维非线性对防渗墙的应力变形特性进行分析。研究土石坝坝体混凝土防渗墙在不同弹性模量、墙厚和坝高工况下的墙体应力变形特性。墙体应力受弹性模量及坝高的影响显著,受墙厚的影响微小;水平位移受坝高的影响显著,受弹性模量和墙厚的影响很小。坝体防渗墙设计时,应重视墙体混凝土弹性模量的选择。对一般20 m级的低坝可采用普通混凝土材料,对于40～60 m级中坝,应控制弹性模量不超过5000 MPa。     

土石坝防渗墙特性参数对坝体稳定性影响分析

为分析防渗墙特征参数对大坝稳定性的影响,基于数值模拟研究了防渗墙弹性模量、厚度及位置对坝体变形和内力的影响,结果表明：当混凝土防渗墙的弹性模量为15 GPa时,坝体位移随高程的增大而增加,混凝土防渗墙以受压为主,当混凝土弹性模量为15～25 GPa时,坝体是安全的;坝体第一主应力和第三主应力随高程变化表现出波动变化趋势。随防渗墙的厚度越大,第三主应力的绝对值越小,大坝越安全;防渗墙距上游坝顶距离越小,第三主应力绝对值越小,压应力越小,防渗墙越稳定。     

土石坝低弹模塑性混凝土防渗墙应力变形分析

本文结合福建南安坂头水库大坝防渗墙工程实例,针对低弹模塑性混凝土的特点,对修筑塑性混凝土防渗墙前后的坝体进行了渗流分析,并采用非线性邓肯—张(E—B)模型研究了大坝防渗墙在一定水位下的应力变形特性。结果表明:低弹塑性混凝土防渗墙具有良好的防渗性能;修建墙体后坝体蓄水期垂直位移分布规律与竣工期相似,水平位移有向下游的趋势,坝体蓄水期大小主应力等值线趋势基本与竣工期相似;低弹塑性混凝土防渗墙墙体拉应力随混凝土弹性模量的增大而增大,最大拉应力均位于259.00m高程左右。     

水位升降作用下大坝防渗数值模拟研究

为研究水位波动下大坝内力及变形规律,基于数值模拟法分析了防渗墙在水位上升和下降工况下防渗墙的变形规律,结果表明：蓄水前后防渗墙的水平位移变化趋势相同,其中蓄水前后墙顶的最大位移分别为110 mm和220 mm。此外,蓄水对墙体的垂直变形影响不大;防渗墙上游面和下游面最大主应力随高程的增大而先增大后减小,不同工况下墙体的最大应力小于混凝土的容许强度;随弹性模量的增大,墙体变形随混凝土弹性模量的增大而减小,墙体主应力随混凝土弹性模量增大而增大。关于防渗墙的选取要综合考虑工程地质条件及坝体形式等因素,合适的混凝土弹性模量可以降低墙体的最大应力。     

土石坝超深混凝土防渗墙变形与受力分析

我国病险土石坝已开始应用超过60 m的超深混凝土防渗墙进行加固。受库水变化和帮坡加载等作用、基岩嵌固条件及墙体材料性能等影响,防渗墙受力复杂多变。结合花凉亭水库大坝除险加固工程,采用Biot固结理论和南水双屈服面弹塑性模型,对混凝土防渗墙在坝体内的变形与受力情况进行三维仿真分析。成果表明:坝体混凝土防渗墙受老坝帮坡加固和库水上升的影响较小;超深混凝土防渗墙建议适当提高抗压强度、降低弹性模量,以满足其受力和耐久性要求;对于非直线型大坝拐弯处的混凝土防渗墙,底部墙体应力会增大,可考虑增设钢筋等措施。研究成果可为超深混凝土防渗墙的设计提供借鉴。     

黏土心墙坝加固中混凝土防渗墙应力变形研究

结合某病险黏土心墙土石坝加固所采用的混凝土防渗墙方案,分别按普通刚性墙和三种不同弹性模量塑性墙进行了典型剖面数值模拟,分析了土石坝加固中混凝土防渗墙以及坝体应力变形规律,比较了塑性墙和刚性墙的性能差别,以及塑性混凝土材料对防渗墙应力变形的影响。结果表明:塑性墙的应力分布均匀且压应力、拉应力、剪应力均远小于刚性墙的,塑性墙与坝体的变形协调性良好,而刚性墙与坝体变形相差较大、增加了墙体应力,塑性混凝土防渗墙在应力变形方面明显优于刚性混凝土防渗墙。     

塑性混凝土防渗墙应力变形分析

为了了解塑性混凝土防渗墙的工作特点和评估其安全性,对塑性混凝土防渗墙在静水压力荷载作用下的应力变形进行了有限元计算。结果表明:塑性混凝土防渗墙墙体拉应力随着弹性模量的减小而减小,当杨氏模量系数K<5 000时,墙体无拉应力;防渗墙墙体最大水平位移约发生在2/3墙高处。     

基于数值模拟的土石坝防渗墙渗流稳定性分析

为了研究混凝土防渗墙在不同工况下的渗流稳定性，基于数值模拟系统，分析防渗墙深度对渗流场影响以及材料渗透系数敏感性变化规律。结果表明：(1)坝基渗流量及坝后出逸点水力坡降受防渗墙的深度影响较大，随防渗墙深度的增大，坝基渗流量和总渗流量减小。当防渗墙深度小于40m时，坝基渗流量和总渗流量随防渗墙的深度增大而显著减小。(2)当防渗墙底端为不同材料的交界面时，墙底水力坡降较大，实际工程中应尽量避免墙底位于不同材料的交界处；对于封闭式防渗墙，需设计较大的嵌固段深度，以保证墙体不发生严重的局部冲刷。(3)当无量纲渗透系数小于1时，随渗透系数比的增大，不同工况下防渗墙底部水力坡降减小，但减小速率越来越平缓。研究结果显示，防渗墙深度大于40m即可满足防渗和大坝的稳定性要求。     

张峰水库左坝肩防渗墙应力分析

山西张峰水利工程大坝左坝肩低液限粘土坝基上设有混凝土防渗墙,墙身深入坝体心墙内,该墙是坝体防渗的关键部位。通过非线性数值分析方法,对采用不同材料和施工工艺情况下,防渗墙的应力进行了分析,得出:采用塑性混凝土可以减小墙体应力,提高墙体的抗裂性能;在坝体不高的情况下,调整施工工艺,将先打防渗墙后筑坝改为先填筑坝体再进行防渗墙施工的工艺,更将大幅度减少墙体应力,提高防渗墙的抗裂性能,从而将提高大坝的防渗性能。     

混凝土防渗墙在浙江省土石坝工程中的应用与发展

文中对混凝土防渗墙在浙江省土石坝工程的应用与发展进行了介绍,根据此类工程的应力应变计算成果、混凝土弹性模量与强度的取用等资料,强调工程设计应依据防渗墙与周围土体的变形协调性能和边界条件,对墙体混凝土应选择不同的弹性模量进行应力应变计算分析,针对混凝土强度及其弹性模量特性,在满足应力应变的前提下,重视混凝土耐久性,确定最优的墙体混凝土强度及相应的弹性模量。     

土石坝低弹性模量混凝土防渗墙应力变形数值分析

目前关于在大坝除险加固过程中应用较多的低弹性模量混凝土防渗墙的工作性状及受力特性等方面的研究较少,有必要进行深入研究.对采用低弹性模量混凝土防渗墙加固的某土石坝典型断面进行了有限元数值分析,采用改进的Goodman单元模拟防渗墙与周围土体的接触面,计算了不同水位下防渗墙的应力变形情况,并将数值计算得到的水平位移值与实测值进行了对比.此外,还对比分析了不同弹性模量下防渗墙墙体的位移和应力变化情况,可供实际加固工程中防渗墙弹性模量取值时参考.     

流变对悬挂式防渗墙应力变形的影响初探

覆盖层中坝下防渗墙竖向应力变形在很大程度来源于覆盖层向混凝土防渗墙传递的负摩阻力。为解决覆盖层防渗墙应力计算值异于工程中实测值的问题,在非线性计算中引入变形黏滞特性,以Maxwell元件模型为基础,融合模拟瞬时变形的Duncan非线性模型和模拟黏性变形的Newton黏性定律,并推广到三维,建立了联合模拟非线性变形和流变(黏性变形)的计算模型。基于某规划中在超深厚覆盖层上修建150 m级心墙堆石坝的实际工程,建立了河谷段覆盖层和混凝土防渗墙的平面应变简化分析模型。深厚覆盖层表面坝体填筑过程被简化为逐级施加的均布荷载。模拟了填筑过程及填筑完成后短期内河谷段悬挂式防渗墙的竖向变形和竖向应力发展过程。考虑剪切变形的黏性时,覆盖层因附加应力作用下沉降变形而向防渗墙传递的负摩阻力会出现应力松弛。覆盖层变形对防渗墙整体向下拖曳、向位于墙体中下部的覆盖层-墙体沉降差中性点处挤压的作用减小,防渗墙较不考虑黏性时存在少量向上整体位移增量,内部沉降梯度减小,竖向应力减小。考虑黏性时,覆盖层顶面荷载施加结束不再提高后,防渗墙应力还会继续下降,直到稳定。假定墙体处于弹性状态,亦暂不考虑墙体混凝土徐变,采用恒定模...     

低弹模混凝土防渗墙在某土石坝加固中的应用

通过对不同弹模的混凝土防渗墙的应力计算，并根据防渗墙与周围土层的变形协调性能和边界条件，同时考虑墙体的耐久性等因素，确定最优的墙体强度及相对应的弹性模量。采用低弹模混凝土防渗墙加固某土石坝的设计实例表明，对于用有限元计算防渗墙加固的土石坝，土体和防渗墙可近似地视为线弹性体，防渗墙与坝体问的泥皮引入一维零厚度Goodman接确单元。计算结果与宏观理论分析相符合。为提高混凝土防渗墙的安全性，一方面要尽量降低混凝土的弹性模置或变形模量，另一方面应尽量提高混凝土的强度，即降低弹性模量与抗压强度的比值（模强比）。     

靠山屯水库大坝塑性混凝土防渗墙防渗性能模拟分析

为掌握靠山屯水库大坝塑形混凝土防渗墙防渗性能,对墙体渗透与位移应力情况进行模拟。研究结果表明,与大坝防渗加固前相比,水库坝体与坝基渗流量得到有效控制,水力坡降下降幅度明显,远小于坝体安全运行允许水力坡降。     

东川水库低弹模混凝土防渗墙应力变形分析

该文结合平和县东川水库大坝混凝土防渗墙工程实例,采用二维非线性邓肯(E-B)模型,对不同弹性模量、不同厚度的防渗墙进行应力、变形分析,为水库除险加固设计提供依据。分析结果表明:弹性模量对防渗墙应力影响较大,对变形影响较小;墙厚对防渗墙应力、变形影响均较小。     

狮子坪水电站大坝防渗墙混凝土配合比研究

狮子坪水电站大坝混凝土防渗墙是我国目前最深的混凝土防渗墙,最大墙深超过100m,大部分槽段超过90m。为满足防渗墙应力、应变条件及防渗墙混凝土自身特性,设计采用高强度低弹性模量、耐久性强的泵送混凝土。本文介绍了墙体材料的试验研究和具体的实践和应用,实践证明,混凝土配合比满足设计和规范要求。     

混凝土防渗墙在土石坝工程中的应用与发展

对混凝土防渗墙在浙江省土石坝工程的应用与发展进行了介绍,并根据浙江省众多此类工程的应力应变计算成果、混凝土弹性模量与强度的取用等资料,强调了工程设计应依据防渗墙与周围土体的变形协调性能和边界条件,对墙体混凝土应选择不同的弹性模量进行应力应变计算分析。针对混凝土强度及其弹模特性,应在满足应力应变的前提下,重视混凝土耐久性等特性,确定最优的墙体强度及相对应的弹性模量。     

下板地堆石坝深覆盖层沥青混凝土防渗心墙应力应变分析

采用了有效的地震输入方式和等效粘弹性本构模型,对深覆盖层(147.95 m)沥青混凝土心墙土石坝进行了有限元动态特性分析,并着重对防渗墙的应力应变进行了分析研究,给出了大坝竣工期、水库蓄水期防渗墙的应力和变形随墙体参数变化而变化的规律,为防渗墙墙体材料的选择提供了理论依据。     

置换混凝土防渗墙与坝体共同工作性能分析

根据富水水库大坝的工程情况,采用置换混凝土防渗墙进行坝体加固,利用接触单元模拟防渗墙与坝体之间的相互作用,计算了置换混凝土防渗墙与坝体的应力和变形,并且分析了设置键槽对协同工作性能的影响.结果表明,防渗墙对坝体应力和变形的影响主要由其粗糙度和两者之间的黏结情况决定,设置键槽有利于两者协同工作.     

锦屏一级拱坝黏弹性工作性态反演分析

针对锦屏一级拱坝历年1 880 m高水位稳定期坝体向下游侧位移持续增大的异常变形性态,基于现场位移监测数据和坝体混凝土徐变试验数据,对该拱坝当前运行性态进行了反演分析。结果表明:坝体目前处于黏弹性工作状态,监测发现的短期趋势性变形是由水压荷载作用下黏弹性滞后变形效应和年周期环境温降效应所共同引起。混凝土黏弹性力学参数之间具有较好的线性关系,基于弹性水压分量反演得到的坝体混凝土弹性模量实际是瞬时弹性模量与延迟弹性模量的等效值,对于锦屏一级拱坝,该反演值为35.5 GPa,与前期反演值和试验值较为接近;而基于黏弹性水压分量反演得到的广义Kelvin模型中瞬时弹性模量、2延迟弹性模量和2黏滞系数分别为47.3 GPa、189.4 GPa、132.3 GPa、383.8 GPa·d和20 574.6 GPa·d。建议今后对锦屏一级拱坝建立变形监控模型时,应在HST模型中引入黏弹性滞后水压分量。