三板溪水电站混凝土面板堆石坝应力变形分析

采用FLAC3D软件,对三板溪水电站混凝土面板堆石坝竣工期和蓄水期的变形与应力进行了数值模拟计算,结果表明,竣工期坝体最大铅直沉降量为110.20 cm,位于约1/2坝高处,沉降量约为坝高的0.54%;考虑蓄水期水压力作用后,在正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位下,最大沉降量为113.20、113.50、141.00 cm,最大沉降量为坝高的0.76%.通过对坝体变形和应力数值计算结果的分析以及坝体变形数值计算值与监测值的对比,说明坝体应力分布是合理的,符合大坝应力分布的一般规律.     

前坪水库砂砾石黏土心墙坝三维流固耦合分析

针对前坪水库工程砂砾石黏土心墙坝的特点,结合地质、设计和相关试验资料,采用南水双屈服面本构模型,开展三维流固耦合计算分析,计算考虑施工、蓄水时间效应以及运行期长期变形时间效应等,模拟前坪水库工程坝体的填筑过程、施工后至蓄水前、蓄水过程以及运行期的坝体应力变形分布规律和工作性态。研究发现:考虑流固耦合作用时,砂砾石黏土心墙坝最大应力、应变都较耦合前大;坝体在施工期最大沉降率为1.25%,运行期累计最大沉降率为1.36%;施工期最大水平位移为17.7 cm,运行期累计最大水平位移为35.2 cm。     

阳江沥青混凝土心墙堆石坝应力变形特性研究

为了评价阳江抽水蓄能电站下水库沥青混凝土心墙堆石坝的安全性，采用非线性有限元法对覆盖层最厚的大坝断面开展应力变形计算，详细模拟大坝的施工和蓄水过程。计算结果表明：竣工期和蓄水期坝体应力变形分布规律总体合理，竣工期坝体水平位移极值分别为-22.74 cm和26.18 cm,沉降极值为-73.80 cm,沉降率为0.91%。蓄水后，坝体水平变形变化较为明显，沉降极值稍有增加；坝体大、小主应力极值分别约为1.30 MPa和0.63 MPa,位于坝基全风化层。蓄水期，心墙挠度变化范围为73.76～77.83 cm。蓄水前后，心墙大、小主应力小幅变化，均为压应力，应力水平均较小，极值为0.68,心墙不会出现剪切破坏。总体上，大坝应力变形在正常范围内，整体安全性高，大坝断面设计合理。     

吉林台一级水电站混凝土面板堆石坝变形监测数据分析

吉林台一级水电站混凝土面板堆石坝的坝体和面板在施工期及蓄水期的变形监测数据显示:坝体最大沉降量为77.1 cm,最大沉降率为0.948%。经分析得知,沉降主要大受坝填筑材料和水库蓄水的影响,且混凝土面板的垂直接缝、周边缝、钢筋应力、挠曲变形随水位抬升呈规律性变化,并与坝体内部变形监测数据相吻合。该监测数据为分析整体大坝变形形态提供了依据。     

基于AutoBANK的流固耦合场沙田水库坝体渗流变形特征研究

为研究沙田水库坝体流固耦合场渗流-变形特征,采用AutoBANK数值仿真方法,计算了坝体流固耦合场下渗流-变形的时序效应及渗透系数差异性下渗流-变形影响特征。沉降位移为坝体位移中最大值,其在施工蓄水期与运营期呈“蓄水期缓降-运营期速降-运营稳定期平静”三阶段特征,坝体上游水平位移变化特征与沉降位移类似,但下游水平位移与上游呈相反。大、小主应力全过程为“稳定-缓增-速降-平静”特征,以运营期60～350d内主应力降幅最显著,分别减少了38.6%、39.5%。坝体渗透系数不影响位移发展态势,但对沉降、水平位移量值分别具有抑制、促进作用,且坝体渗透系数愈大,沉降位移进入稳定期时间节点更滞后,而水平位移在蓄水期受之影响更敏感。     

不同初始条件下均质坝渗流-变形耦合特性分析

均质土坝作为挡水建筑物而言,稳定条件下的渗流场、应力变形场对于坝体的安全评价极其重要。通过给理想均质坝坝身填土设置不同渗透系数初始值,模拟计算了不同渗透系数初始值条件下坝体稳定状态时的渗流和应力变形。对比分析了竣工期与稳定期坝体应力变形场的区别。结果表明：由于稳定期水库蓄水产生水压力、扬压力作用,蓄水后坝体偏向下游侧水平位移最大值较竣工期增大,竖向沉降量较竣工期减小。     

砂砾石面板堆石坝流变特性研究

以乌鲁瓦提砂砾石面板堆石坝为例,分析砂砾石面板坝在考虑流变和不考虑流变情况下坝体在竣工期和蓄水期的位移和应力分布规律,总结流变效应对坝体应力和变形的影响。计算结果表明:计入流变影响后坝体竖向位移和水平位移较未计入流变效应结果都有所增大,大主应力和小主应力也有所增加;从坝体沉降历时曲线和流变附加节点荷载计算结果可以看出,砂砾石料的变形主要在施工期完成,在蓄水后一年流变变形基本结束坝体位移趋于稳定,且计入流变的计算结果与坝体实际检测结果相近。因此,在进行砂砾石面板堆石坝坝体应力变形计算时考虑砂砾石的流变效应是必要的。     

中厚覆盖层上中低面板堆石坝应力变形分析

在中厚覆盖层上修建中低面板堆石坝目前较为普遍,其应力变形特性与深厚覆盖层上修建的高面板坝有较大差异,因此有必要进行研究。利用目前应用较为广泛的邓肯-张E-B模型,采用二维有限元分析法针对位于宽河谷中的双溪口面板堆石坝竣工期及蓄水期的堆石体及面板的应力变形特性进行研究。结果表明:相比竣工期,蓄水期坝体沉降、向下游的水平位移、大坝大小主应力、应力水平及面板挠度均有所增加,其中以面板挠度及大坝水平位移增加最为明显,挠度增加了16.61 cm,水平位移增加约1倍,沉降增加幅度约为8%,大、小主应力增加10%~20%,应力水平增加约50%。大坝在竣工期及蓄水期的应力及变形均在允许范围内,大坝运行正常。     

高面膜堆石坝受力变形特性及结构设计研究

高堆石坝的一个显著特点是坝体结构变形较大。为了研究土工膜在坝体结构大变形条件下的受力变形特性,结合国外某土工膜防渗高堆石坝,采用有限元通用软件ABAQUS建立三维模型,对其进行仿真数值模拟,研究了坝体在竣工期及正常蓄水期的受力变形特点,对正常蓄水期土工膜不同锚固方式下的应力及应变进行了分析。结果表明:坝体水平位移及沉降位移符合一般规律;与普通式锚固相比,采用包裹式锚固可有效改善土工膜的受力状态。针对高堆石坝结构变形较大的特点,将上游坝坡设计为拱向上游的"凸面",凸出的矢高与水压力作用引起的变形量"相近",从而改善土工膜的受力变形特性。     

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。     

碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝有限元分析

通过非线性静力有限元计算,得出坝体、坝基与心墙的应力与变形情况,竣工期坝体最大水平位移为0. 06 m(向上游变形),竖向沉降最大值为0. 58 m。满续期坝体最大水平位移为0. 33 m(向下游变形),竖向沉降最大值为0. 58 m。竣工期和满蓄期的心墙最大压应力分别为12. 5和13. 2 MPa。坝体位移分布符合土石坝体的变形规律,可采取一定的工程措施提高坝基密实指标,减小坝基的沉降。心墙没有出现拉应力,竖向应力大于水压力,不会发生水力劈裂或拉裂现象。     

基于子模型法的面板堆石坝三维应力变形分析

基于三维有限元非线性方法,考虑某高面板堆石坝面板分期施工浇筑的特点,建立精细模拟面板特性的子模型,用有厚度的接触面单元模拟坝体与面板的接触面,设置相应的连接单元模拟面板缝的相互作用,分析了该面板堆石坝在施工期和蓄水期坝体和面板的应力变形,并与类似坝高的面板堆石坝的计算或监测结果进行比较。结果表明:在施工期和蓄水期坝体的最大沉降值约为坝高的1%,位于次堆石区;面板应力以压应力为主,拉应力主要集中在面板与周边山体连接处;周边缝的最大错动剪切变形、最大张拉变形及最大沉降剪切变形均未超过30 mm。     

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%。     

水布垭混凝土面板堆石坝设计

在水布垭混凝土面板堆石坝的设计中，针对筑坝材料的特性和堆石体的变形特征，进行了坝体结构及坝体材料分区的设计。对面板应力应变分析，采用Ｅ－Ｂ模型进行三维非线性有限元计算，计算成果表明：就坝体变形而言竣工期和蓄水期的水平位移与垂直沉降值，比照已建工程均在劲旅范围内；面板位移与应力分析的结果亦与已建工程的面板应务分布规律一致。     

云荞水库面板堆石坝三维非线性应力与变形分析

采用非线性有限元分析方法，对云南云荞水库面板堆石坝坝体及面板在施工期和蓄水期的应力变形特性进行了较为深入的研究。根据三维计算分析的结果，可以得出如下结论：在各计算方案情况下，坝体在蓄水期的累积垂直位移为0．3m左右，大、小主应力的最大值分别为1．17MPa和0．39MPa，面板的最大挠度为6．9cm，周边缝的位移一般2均在毫米量级。从应力变形分析的角度看，这样的数值均在合理范围内，坝体断面设计的方案基本上是可行的。     

三峡工程初期蓄水大坝变形监测成果分析

对三峡工程初期蓄水大坝变形监测成果的分析表明：大坝基础水平位移很小，处于稳定状态；坝基垂直位移总体呈沉降趋势，最大沉降量21．58mm，相邻坝段坝体沉降量绝大多数小于1mm，无不均匀沉降；左厂1～5号坝段等部位基础水平位移很小，坝基沉降量相对较小，无不均匀沉降；升船机上闸首坝段由于建基面高程较高，受蓄水影响不大，水平和垂直位移变化不大。总之，大坝变形量值均在设计范围内，规律合理，大坝工作性态正常，大坝是安全的。     

填筑方法及水位变化对土石坝应力变形的影响

利用有限元Abaqus软件,对不同填筑方式和水位变化下的土石坝进行应力应变分析。分析结果表明,对一次性加载和分层加载两种方式下的土石坝进行应力应变分析,分层加载时土石坝的沉降量远远低于一次性加载时的沉降量,分层加载的填筑方式更适合工程需要。水库蓄水后,土石坝竖向位移无明显变化,水平位移增加较大,上游坝体的应力影响较大,下游坝体应力影响较小,拱效应消失。水位下降后,土石坝的位移无明显变化,在坝体上游应力变化明显,水位下降时对上游坝坡的稳定不利,需要加强防护。     

大坳面板堆石坝坝体沉陷及水平位移观测资料分析

文章介绍了大坳面板堆石坝坝体沉陷及水平位移观测设施布置,并对施工期、蓄水期、运行期大坝沉降及水平位移的观测资料进行了分析。分析结果表明,该坝坝料岩性偏软,压缩性及流变性偏大,坝体在施工期、蓄水期的沉降与水平位移均偏大,但运行期的沉降与水平位移已趋于稳定。     

强震区某沥青混凝土面板堆石高坝抗震安全性分析

采用三维非线性有限元法,对Ⅷ度强震区某拟建抽水蓄能电站坝高161 m的上库高沥青混凝土面板堆石坝开展静动力应力变形计算。结果表明：静力条件下大坝变形分布规律合理,蓄水期坝体水平位移和沉降量极值分别为62.64和151.85 cm,面板拉应变极值为0.56%;在Ⅷ度设防地震作用下,坝体顺沟谷向、坝轴向和竖向动位移极值分别为22.88、21.90和13.76 cm,加速度极值分别为12.31、12.26和12.14 m/s²,震后坝顶震陷极值为30.01 cm,震陷率为0.19%;在面板反弧段和挖填交界处为拉应变峰值区,极值为0.85%。综合评价大坝整体安全性能良好,地震时不会出现重大安全问题。     

深厚覆盖层面板堆石坝施工期应力变形分析

新疆阿尔塔什水利枢纽工程面板堆石坝坝高164.8 m,地基覆盖层最大厚度94 m,坝体和面板协调变形问题对大坝安全有重要影响。采用三维有限差分软件FLAC~(3D),对阿尔塔什水利枢纽工程深厚覆盖层面板堆石坝在施工期的应力变形进行了分析,结果表明:坝体最大沉降变形发生在1/3坝高位置;坝0+475剖面最大沉降量为0.55 m,覆盖层的变形量为0.32 m,覆盖层变形占坝体最大沉降变形的58%,河床深厚覆盖层产生的压缩变形对坝体的沉降变形影响较大;靠近坝轴线坝体沉降变形随填筑过程发展较快,高程1 680.0～1 736.0 m和高程1 736.0～1 752.0 m坝体填筑过程中沉降速度分别为2～3 cm/8 m和5～6 cm/8 m;数值计算结果与施工期实测沉降变形和变形特征较为吻合。后期施工和大坝运行过程中应对深厚覆盖层的变形加以关注,适当放慢施工进度,对于分期面板浇筑应适当预留一定沉降期。