深厚覆盖层地基上混凝土面板堆石坝的三维非线性有限元分析

本文通过对某混凝土面板堆石坝的三维非线性有限元分析,得到面板、趾板及混凝土防渗墙采用通常的连接方式,其周边缝、趾墙缝的竖剪变位会很大的结论,提出了解决较大变位缝的止水构造,以及限制周边缝、趾墙缝变位的面板、趾板、防渗墙的连接方式。     

超深覆盖层上沥青混凝土心墙堆石坝防渗系统抗震安全性

在高地震烈度区和深厚覆盖层等特殊环境和复杂地质条件下建造沥青混凝土心墙堆石坝已越来越受到重视,目前国内还没有此类坝型遭遇强震的记录.由沥青混凝土心墙、混凝土廊道和混凝土防渗墙组成的防渗系统往往是工程成败的关键环节.位于大渡河上的某工程最大坝高85.5m,防渗墙深111.0m,如此深的防渗墙在工程中并不多见.为了研究强震区深厚覆盖层上沥青混凝土心墙堆石坝防渗系统的抗震安全性,以此工程为背景,建立三维有限元模型,并采用子模型技术对防渗系统进行精确模拟.计算分析得出了关于防渗系统的加速度、动位移和动应力反应分布规律,认为沥青混凝土心墙堆石坝的防渗系统在地震过程中是安全的,具有较好的抗震性能.     

深厚覆盖层上堆石坝坝基廊道抗震安全性评价

为探讨深厚覆盖层上堆石坝坝基廊道地震反应规律并评价其抗震安全性,以金平沥青混凝土心墙堆石坝为背景工程,在三维非线性静力分析基础上,采用子模型技术对坝基廊道进行了地震动力时程分析,坝体材料及覆盖层采用Hardin-Drnevich动力本构模型,采用薄层单元模拟各类接触面.计算成果显示,廊道中部动应力反应相对较大,地震过程中其应力变形极值相对静力工况变化较小;设计地震对廊道与两岸灌浆平洞接缝的变形影响不大;坝基廊道与沥青混凝土心墙的连接部位始终处于受压状态,对该部位止水的防渗可靠性有利.总体来说,坝基廊道的抗震安全性是有保障的.     

深厚覆盖层上超高心墙堆石坝坝基廊道非线性开裂分析

长河坝是中国深厚覆盖层上在建的首座200 m级高的堆石坝,这类建于深厚覆盖层上的超高土石坝坝基廊道受力条件复杂,是工程成败的关键环节,国内已有类似工程出现廊道破坏尤其是廊道止水破坏导致渗漏的情况.针对这类坝型的坝基廊道安全性问题,以长河坝工程为依托进行了深入研究.采用子模型技术和混凝土非线性本构模型,详细模拟大坝真实填筑和蓄水过程,建立3维有限元模型对廊道开裂形式和破坏过程进行研究.计算分析得出了一些关于廊道裂缝的开裂范围、廊道受压屈服的范围、廊道裂缝的开裂顺序以及开裂方向等有用结论,并提出了一些合理化建议,为本工程和类似工程决策提供参考.     

基于H-KS模型的层状深厚覆盖层流变对面板堆石坝结构性能的影响

深厚覆盖层中各层岩土体的流变对大坝及渗控体系有一定的影响,需要深入剖析。本文探索了新的流变元件模型H-KS以模拟层状覆盖层,借助Comsol建立流变与流固耦合模型,按时间顺序计算了河口村面板坝各阶段的力学指标,分析了坝基流变对大坝及防渗体系的影响。结果表明,对于各向异性明显的层状坝基,采用H-KS流变模型能较好反应大坝各阶段的应力、变形和渗流实际情况,误差均在5%以内;计算结果相比不考虑流变的Duncan E-B模型,应力和变形均增大11.8%以上,部分增量对大坝结构的安全稳定造成影响;填筑期的沉降和应力总量占比达70%以上,但单位时间增量却较小,如沉降增量仅为0.015m/月;蓄水期的岩土体流变及流固耦合作用对大坝各部位强度和刚度影响最大,应力及沉降单位时间增长率分别为0.02mpa/月、0.038m/月;运行期的各指标增长率逐渐趋缓,最终趋于稳定,但变形和应力增量可能会导致主要结构失稳或破坏。混凝土面板-趾板-防渗墙是完整有效的渗流控制体系,坝基流变导致防渗墙上部水平位移增大,整体强度降低;趾板和面板在中部有受弯破坏的趋势。层状岩土体流变是具有时效性的,该层状坝基的流变在蓄水后2~3年间基本完成,相应指标也趋于稳定。研究结果对层状覆盖层上的面板坝安全稳定体系的建立提供了理论支持。     

深厚覆盖层上沙坝泄洪洞沉降的随机有限元分析

西北风沙区地表被厚厚的沙层覆盖,缺少合适的建筑材料,在深厚覆盖层上采用风积沙作为建筑材料筑坝蓄水成为一种选择.但风积沙与常规筑坝材料不同,土质特性表现出极大的离散性,采用概率分析方法进行相关计算分析显得更加合理.根据已建工程和现场采集的数据,考虑主要材料性能的离散性,运用随机有限元方法对深厚覆盖层上沙坝泄洪洞的沉降问题进行分析.经过1 000次Monte Carlo仿真模拟,预测蓄水至1 082.00m高程时泄洪洞最大沉降量的范围为19.59~35.02cm,平均值为25.36cm;最大沉降值主要分布在22~30cm之间.坝基砂层的压缩模量对泄洪洞最大沉降量影响最大,采取工程措施增大基础砂层的压缩模量,不仅可以显著抑制泄洪洞的沉降,也是防止其继续沉降的最有效、可行的措施.     

黄金坪坝基防渗墙地震反应规律

为研究地震作用对深厚覆盖层中坝基防渗墙的应力变形规律的影响并评价其抗震安全性,以黄金坪沥青混凝土心墙堆石坝为工程背景,在三维非线性静力分析的基础上,对坝基防渗墙进行了地震动力时程分析,动力计算中,坝体材料及覆盖层采用Hardin-Drnevich本构模型.计算结果表明,在地震过程中,防渗墙加速度和动位移反应均较小;横河向最大拉应力相比于静力工况增加了10.9%,防渗墙拉裂状况基本没有恶化;竖直向最大压应力为-33.62 MPa,增幅为0.9%;竖直向压应力最大值仅1.8%来自于地震波作用.综合看来,设计地震对防渗墙的应力变形状态影响不大.     

深厚覆盖层高土石坝心墙应力变形特性研究

以在120 m深覆盖层上修建坝高100 m沥青混凝土心墙坝的有限元分析为例,探讨了沥青混凝土心墙高土石坝心墙在深厚覆盖层上的应力变形特性,分析了库水升降循环对沥青混凝土心墙坝心墙应力变形的影响.计算结果表明:沥青混凝土心墙存在较明显的应力拱效应,蓄水后这种拱效应减弱;沥青混凝土心墙具有较强适应坝基变形的能力.     

综合物探方法在河床深厚覆盖层勘探中的应用

在深厚覆盖层勘探中,单一物探方法的结果通常可靠性较低。本文介绍了在某水电_工程坝址区勘探工作中,采用了地面电测深法、浅层反射法、水上电测深法,在河床深厚覆盖层勘探中取得了较好的效果。实践证明,采用综合物探方法资料相互验证,能提高资料解释成果的可靠性和准确性。     

多元结构坝基双排防渗墙控渗效果试验研究

双排防渗墙已广泛应用于西南地区强弱互层深厚覆盖层地基,但双排防渗墙的间距及布置形式如何选择,控渗效果如何等都值得深入研究。基于非饱和土体渗流理论,以强弱互层深厚覆盖层坝基为研究对象,针对双排防渗墙进行试验研究,得出渗流量和出逸坡降,探讨各布置形式下双排防渗墙的控渗效果。研究表明：“前长后短”、“前短后长”、“前后同长”3种布置形式下总渗流量和出逸坡降都随着间距的增加而降低,“前长后短”、“前后同长”布置形式降低明显。坝体渗流量以间距L=13.2、16.5 cm为分界线,先增大后降低;坝基渗流量以间距L=13.5、17.5 cm为分界线,先降低后增大。双排防渗墙中深度较大的防渗墙消减的水头更大,两防渗墙深度一致时,前后防渗墙分别消减水头37.5%、50%。当前后防渗墙的深度之和一定时,双排防渗墙采用“前短后长”的布置形式相比采用“前长后短”的布置形式,能更有效降低渗流量和抑制出逸坡降,建议优先采用。     

堆石坝施工中料物调配问题研究

研究堆石坝施工中的料物调配问题 ,包括模拟模型建立、匹配矩阵与进度计划的描述、模拟过程与结果修正等内容 ,提出了一种用于解决大坝施工中料物调配问题的新方法 .     

高混凝土面板坝流变分析

推导了高围压下的幂函数流变本构模型在三维有限元分析中的具体算法和实现步骤.根据该流变模型对水布垭面板堆石坝进行了流变分析.结果表明,考虑堆石流变后的坝体沉降有明显的增加,对面板的应力变形状态有较大影响,对于高面板堆石坝,选用合适的流变模型正确模拟堆石体的流变变形及发展规律,对减小面板的裂缝和脱空具有重要意义.     

Theory and practice of construction simulation for high rockfill dam

Construction simulation for high rockfill dam (CSHRD) is the technology that takes advantage of computer simulation to observe and analyze a complex construction process,which is useful for construction design and management.In this paper,the domestic and oversea research status of CSHRD is reviewed firstly,along with introduction of their present achievementa and deficiencies,and the CSHRD theory is also described.Then,considering the influence of many stochastic factors,integrated simulation for high rockfill dam construction (HRDC) is presented with technologies of cycle operation network (CYCLONE) and computer simulation.it rationally combines two subsystems in HRDC,namely haulage and placement of rockfill subsystem,which reflects the actual construction objectively.important parameters,such as the haulage intensity and traffic density,are obtained,and the process of CSHRD is represented intuitively in dynamic visualization.All of these help engineers to make rapid decisions in HRDC scientifically.     

土石坝加筋有限元数值模拟

运用复合材料法模拟土工格栅加筋单元,对格栅加筋堆石坝坝顶堆石进行了数值模拟。计算中,土石料采用非线性弹性模型模拟,并用拟静力法模拟地震动荷载。对无地震和有地震两种情况下的加筋效果及加筋层数和格栅模量对加筋效果的影响进行了分析研究,并对格栅加筋机理加以解释。数值模拟结果表明:格栅加筋有利于增加土石坝坝顶堆石的稳定性和抗震性能,随加筋层数和格栅模量的增加,加筋效果愈加显著。     

德泽面板堆石坝地震响应及抗震措施

采用三维非线性有效应力地震反应分析及安全评价的方法,分析了德泽面板堆石坝在正常蓄水位和地震共同作用下的动力响应,包括加速度响应、应力响应和位移响应,进而分析了坝体的抗震安全性;采用动力时程线法和动力等效值法分析了面板及下游坝坡在地震作用下的边坡抗滑稳定性;在动力反应成果分析的基础上,针对性地提出了相应的大坝抗震措施.研究结果表明:德泽面板堆石坝在设计地震作用下整体是稳定的,但在强震作用下有局部损坏,可修复使用,采用相应抗震措施可减轻震害,确保大坝的整体安全.地震响应分析成果及相应的抗震措施对类似工程具有重要的参考价值.     

土石坝安全监测综合评判准则研究

从分析国内外土石坝失事的原因出发 ,提出了土石坝安全监测综合评判的评判准则 ,并对其进行了分析 .初步探讨了模糊综合评判方法     

基于BP神经网络的面板堆石坝参数反演分析

运行多年的大坝在各种荷载的作用下,大坝及其基础的物理力学参数发生一定的变化,对大坝的安全与稳定有着直接的影响.为了准确地获取这些参数,可以利用BP神经网络非线性映射的特性,结合大坝实测资料,提出了大坝反演分析的方法,并利用反演分析的成果对大坝进行分析,计算结果与实测资料基本吻合.