某混凝土面板堆石坝安全监测现状分析

大坝安全监测可分为可行性研究阶段、初步设计阶段、招标设计阶段、施工阶段、初期蓄水阶段和运行阶段的安全监测。本文在分析某面板堆石坝各阶段安全监测数据基础上,结合现今大坝安全监测现状,展望监测技术发展趋势与方向。     

水布垭面板堆石坝应力变形监测资料分析

土的本构关系、土与结构物相互作用机理、土工数值分析方法始终是土力学研究的核心问题,高面板堆石坝作为一个典型的土工构筑物,其应力变形实测成果对于研究上述问题是非常有意义的。依据水布垭面板堆石坝的监测资料,对高面板堆石坝的坝体变形、面板应力及面板缝的变形进行了系统分析,为堆石料本构模型的研究、堆石坝的应力变形数值分析及设计提供参考。     

混凝土面板堆石坝三维有限元静力分析

混凝土面板堆石坝在坝工建设中具有一定的优势,采用非线性有限元分析软件ABAQUS,坝体材料用邓肯—张本构来模拟,分别对面板堆石坝竣工期、正常蓄水位和水位骤降三种工况下的应力和应变进行了有限元分析,计算结果表明,均满足工程要求,并对类似工程具有一定的参考价值。     

汶川大地震紫坪铺混凝土面板堆石坝震害现象与变形监测分析

 2008年5月12日四川汶川发生8.0级大地震,震中烈度XI度,造成地面建筑物严重破坏。紫坪铺面板堆石坝坝高156 m,距汶川地震震中17 km,是地震灾区距地震震中最近、工程规模最大的一个高坝水库工程。紫坪铺大坝受地震影响,产生了一定的变形破坏,引起学术界和工程界广泛关注。依据大坝地震后宏观变形现象和变形监测资料,对大坝堆筑体和混凝土面板的变形破坏现象进行详尽的描述和分析;在此基础上综合分析认为,大坝变形特征以沉降为主,水平位移相对较小,大坝整体处于收缩压密状态,最大沉降发生在大坝顶部,量值为900～1 000 mm,沉降与坝高之比约为0.6%,大坝坝体和下游坝坡没有产生显著破坏,大坝结构功能受地震影响较小。     

分布式光纤传感技术在高面板堆石坝内部变形监测中的应用

面板堆石坝内部变形监测是评价其变形稳定和安全的重要指标,针对传统监测技术在高面板堆石坝内部变形监测方面的不足,提出了一种基于分布式光纤传感技术的高面板堆石坝内部变形监测方法,在200m级高面板堆石坝中开展应用研究。对比研究了3种光纤布设方式（分别安装于45a型工字钢、6分镀锌钢管和保护沙层中）测量水平位移的可行性,3种布设方式实测结果最大平均差值均小于1.0mm,说明3种方式测量一致性较好。结合数值计算和传统水管式沉降计测量结果,基于分布式光纤传感技术的坝体内部变形结果与数值计算结果基本吻合,且沉降监测结果与水管式沉降计测得量值的平均误差小于10mm,表明本技术可以满足高面板堆石坝内部变形监测需要,验证了基于分布式传感光纤技术在坝体内部变形监测应用的合理性和可行性。     

混凝土面板堆石坝有限元地震分析

基于Newmark逐步数值积分法对地震作用下面板堆石坝动力方程进行求解,结合河床典型剖面进行平面静动力有限元分析,计算地震工况下坝顶加速度、坝顶放大系数及震后残余变形,并对其进行分析评价。     

成屏混凝土面板堆石坝应力变形分析

采用二维弹塑性有限单元法对成屏混凝土面板堆石坝施工填筑期和水库蓄水运行期的应力变形进行了模拟分析 ,研究了不同阶段坝体的应力变形状态 ,特别是面板的应力变形以及周边缝变形。计算中考虑了坝体堆石料的流变特性 ,计算结果较为全面地反映了大坝的实际工作状况。     

我国混凝土面板堆石坝的监测

<正> 1.前言迄今我国已建成或基本建成现代型混凝土面板堆石坝8座。其中6座具备规模不等的现代水平监测设备,另2座仅有表面监测设备。这些坝是我国首批面板坝,并且取得了首批监测成果。不过,令人惋惜的是,这批成果中都缺少蓄水期的资料,特别是设计正常高水位的资料还是空白。     

中国高混凝土面板堆石坝性状监测及启示

阐述了中国高混凝土面板堆石坝(坝高129 m以上)安全监测布置、监测仪器选型和数量以及监测主要成果,在分析了高混凝土面板堆石坝监测资料的基础上指出筑坝材料的变形特性、坝高和河谷形状是影响混凝土面板堆石坝工作形状的主要因素,提出了坝体沉降特征值Cs、坝体水平位移特征值CDu和CDd、周边缝位移特征值CDS、面板垂直缝位移...     

大河水电站深覆盖层上面板堆石坝变形和应力性状分析

国内外已建成的在覆盖层上坝高超过50 m面板堆石坝的工程实例并不多,设计和施工上也还没有形成成熟的经验。拟建中的大河面板堆石坝坝高为50.8 m,位于20～37 m深的砂砾石覆盖层上。该坝最右侧以一块41.7 m高混凝土面板与山体垂直相连接,左侧以15.3 m高趾板与山体垂直相连接,此山体地形条件及相应的如此高的垂直接缝布置方案明显不同于覆盖层上的其它面板堆石坝。设计者担心这两处周边缝的止水结构会因接缝的变形较大而破坏。为此,需进行三维应力变形分析。采用先进的网格离散技术建立了包含四周山体及覆盖层在内的面板堆石坝三维有限元巨型网格,共剖分19250个单元。计算程序中采用了与此巨型网格相适应的有限元加速计算技术,使计算机时从40 h缩短为20 min,从而很快得到了大坝的应力变形性状以及防渗体系接缝的最大变形值,为大坝最终设计方案的确定提供了有力的支撑。     

高混凝土面板堆石坝变形安全内涵及其工程应用

在分析国内外高混凝土面板堆石坝出现的严重问题的原由的基础上,摒弃几十年来面板堆石坝经验设计的概念,指出高混凝土面板堆石坝除了通常土石坝要求的抗滑稳定安全和渗流稳定安全以外还必须满足变形安全的要求。建立了高混凝土面板堆石坝设计的变形协调新理念,包括坝体沉降协调、坝体水平位移协调、面板法线方向和坝轴线方向的坝体变形和面板变形同步协调,提出了高混凝土面板堆石坝变形安全设计的内涵包括变形协调准则、判别标准、计算方法和对策,以 203.5 m 高的 Bakun 坝为例,阐明变形协调设计新理念替代经验设计概念的必要性。     

某面板堆石坝温度应力分析与裂缝控制研究

针对可能导致面板出现裂缝的各种因素,对某面板堆石坝建立三维有限元的数值分析模型,采用邓肯—张E—B模型模拟堆石体的本构模型,模拟分析了在影响施工过程中温度及温度应力的各项因素下混凝土面板内温度及温度应力的变化过程,并模拟分析了草席保护和泡沫保护两种措施对面板温度应力的影响,分析结果表明,采取表面保护措施可以有效地削减气温骤降时面板的降温幅度,从而降低混凝土内的拉应力。     

面板堆石坝性状的初步统计分析

在很多情况下面板堆石坝已经成为优选坝型,但其设计很大程度上仍然依赖于工程经验。目前很少有文献基于大量工程实例数据对面板堆石坝的性状展开研究。收集和统计过去50 a已建的87个面板堆石坝的建设信息和性状监测记录,从统计学的角度分析面板坝性状特征。基于工程实测数据对填筑完工后坝顶沉降、面板挠度和应力、竣工时坝体最大沉降进行统计分析和规律总结。重点讨论了堆石母岩饱和状态抗压强度、地基特性、河谷形状和渗流对大坝性状的影响。结果可以进一步加强对面板堆石坝性状的深入理解,同时为面板堆石坝的设计、施工和运行管理提供指导和参考。     

高混凝土面板堆石坝设计理念探讨

在分析天生桥一级和阿瓜密尔帕两座200 m级高混凝土面板堆石坝出现工程问题的原因的基础上,指出目前坝体分区设计原则的不完全性,提出了面板堆石坝坝体分区设计新理念,即坝体分区设计除了遵循料源决定原则,水力过渡原则和开挖料利用原则以外,更要重视变形协调原则,提出了实现变形协调的4个途径,来确保高混凝土面板堆石坝的应力变形性状良好与大坝安全。     

高混凝土面板堆石坝地震损伤机理研究

以紫坪铺面板堆石坝为例,基于堆石料的黏弹性模型和地震残余应变模型计算分析了高混凝土面板堆石坝的地震响应,并结合震害调查结果分析了高混凝土面板堆石坝的地震损伤机理。研究表明,输入地震加速度在坝顶附近和坝坡表面显著放大,呈现出显著的鞭梢效应,导致坝顶和下游坝坡上部堆石体松动滚落。地震导致大坝堆石体产生显著剪缩,坝体断面整体向内收缩,刚性混凝土面板与垫层料之间脱空,脱空后面板与垫层料之间的摩擦力大幅减小甚至消失,面板在自重和地震惯性力联合作用下向下滑动,致使面板水平施工缝发生错台,面板表面产生裂缝。地震还导致岸坡附近左右坝段堆石体向河谷中央位移,致使岸坡附近面板垂直接缝发生拉伸破坏,河床中部垂直接缝及附近混凝土面板发生挤压破坏。数值计算和震害调查结果均表明,高混凝土面板堆石坝的地震损伤现象主要与其堆石体地震残余变过大,以及堆石体与防渗系统之间变形不协调密切相关,故强震区修建高面板坝应尽可能提高堆石体压实密度,以减小坝体的地震残余变形。     

巴山水电站高折线面板堆石坝运行性状研究

以巴山水电站填筑及运行期的原型观测资料为依据,反演分析了坝体堆石料的非线性邓肯 E-B 模型参数,用观测资料验证了参数的合理性;以反演参数为依据,采用三维黏弹性有限元仿真计算了坝体开始填筑至经历 7.10 洪水后面板的应力变形情况,计算分析了面板连接缝变形和面板脱空、垫层料亏坡情况,分析了三期面板局部挤压破坏和裂缝的原因。分析表明：浇筑面板时堆石体沉降未收敛和初次蓄水时涨水过快是三期面板局部挤压破坏和裂缝的主要原因;经历洪水后连接板附近未出现拉应力区域,面板垂直缝及周边缝变形较小,三期面板顶部出现了轻微的脱空;面板折线处与周围变形协调性好,没有出现应力变形突变现象,设置连接板改善了面板的变形及受力状态,效果良好。     

折线型面板堆石坝——改善面板应力状态

数值计算和原型观测结果都表明,面板堆石坝靠近两岸的面板拉应力较大,个别部位拉应力甚至超过面板混凝土抗拉强度设计值,由于混凝土抗拉强度只有抗压强度的6%⁹%,拉应力往往是确定面板混凝土标号乃至影响面板安全的控制因素。本文提出了以折线型面板替代直线型面板来减小面板上拉应力的新设想,通过某水电站面板堆石坝的三维有限元法数值计算表明采用折线型面板可以有效地减小面板的拉应力,同时面板垂直缝的张开变形和周边缝的张开变形也都减小。因此,对于高面板堆石坝或河谷形状较陡的面板堆石坝工程,采用折线型面板可能更有利于大坝的安全。     

混凝土面板堆石混合坝性状的预测

对宜兴抽水蓄能电站上水库主坝施工期性状进行了监测,基于原型观测资料采用反分析对本构模型及其参数进行了验证,在此基础上,采用数值分析、土工离心模型试验和原型观测相结合的方法预测了带有坝趾挡墙的混凝土面板堆石混合坝的应力变形性状和抗滑稳定性。结果表明:混凝土面板堆石混合坝是一种适合于复杂地形条件的、特别是适合于抽水蓄能电站上水库条件的理想坝型。     

基于非线性剪胀模型的面板堆石坝应力变形分析

介绍了一种力学概念明确、简单实用的非线性剪胀模型,给出了本构关系的刚度系数矩阵,应用该模型对某堆石坝工程的堆石料真三轴试验进行了计算模拟,并与试验成果进行比较,验证了模型的合理性。在此基础上,分别采用非线性剪胀模型和邓肯E–B模型完整模拟了坝体分层填筑、面板分期以及分期蓄水全过程,对坝体应力与变形、面板应力与变形计算成果进行对比分析,验证了非线性剪胀模型在面板堆石坝静力有限元分析中的适用性。