重力坝深层抗滑稳定的非线性边界元分析

针对实际工程中的复杂地基问题,本文以间接边界元法——不连续位移法和不连续应力法为基础,按增量变刚度法建立了软弱夹层问题的非线性边界元法,其中软弱夹层用非线性节理单元模拟,然后用这个方法分析了重力坝深层抗滑稳定问题并给出了算例。算例表明该方法应用方便灵活、工作量小、能节省机时减少计算费用,而且能获得令人满意的安全度指标和位移应力的变化规律,是分析这类问题的一种较合理的计算方法。     

高拱坝-坝基系统的三维静力非线性数值分析

高拱坝收缩横缝和坝肩节理岩体的结构非线性特性对坝体应力、变形影响显著，是高拱坝分析中的一个重点和难点问题．针对高拱坝的这一特点，本文采用动接触单元模型，开发研制了修正的中心差分时步积分法，运用静力问题动力计算法，对在建的小湾拱坝系统进行了三维静力非线性数值仿真试验，研究了坝体、坝肩结构非线性特性对坝体的影响。通过本文的数值分析可以得出，高拱坝坝体—坝基系统的结构非线性特性对拱坝梁向应力影响显著，增加了坝体的倒悬效果；同时，数值分析进一步说明，在高水位运行期，小湾拱坝—坝基系统整体稳定。     

复杂岩基上重力坝坝基稳定模型试验与有限元分析

软弱结构面发育、断层与错动带相互交错是复杂岩基的重要特征。针对武都重力坝地质条件极其复杂的特点,试验研制出适合该工程地质条件的模型材料,建立了典型坝段坝基的地质力学试验模型和3维非线性有限元计算模型。采用地质力学模型综合法试验和3维非弹性有限元计算方法研究武都重力坝加固方案的坝基稳定问题,两种方法得出16^#-19^#坝段的综合安全系数Kc分别为3.6-4.8和3.8-5.4,两种研究方法的结果基本一致。同时,试验和计算研究成果表明,坝基加固处理后,坝与地基的变形明显减小,稳定安全系数显著提高,为坝基抗滑稳定安全性评价和加固设计提供了科学依据。将试验与计算紧密结合起来进行复杂岩基上重力坝的坝基稳定分析为其他类似工程提供了参考。     

小河面板堆石坝应力与变形分析

采用邓肯模型对小河面板堆石坝竣工期和蓄水期进行了三维有限元计算,接触面用弹粘塑性本构关系的节理单元进行模拟,分析了不同时期坝体及面板的应力变形情况.计算结果表明,坝体最大横断面的最大沉降值约为坝高的0.54%,面板周边缝位移的绝对值都小于8 mm,大坝应力变形满足安全要求.     

基于强度折减法随机裂隙岩体结构稳定性分析

克服裂隙岩体确定性分析方法的局限性,采用有限元强度折减法对节理裂隙随机分布的重力坝安全稳定性进行评价。运用Monte-Carlo方法,生成二维和三维随机节理裂隙网络模型,模型较为真实的还原了节理裂隙的分布情况;针对重力坝只含软弱夹层和同时含软弱夹层和节理裂隙两种情况,采用强度折减法对比分析其塑性区和水平位移变化情况。研究结果表明,含节理裂隙的重力坝坝基内部塑性区较多,且局部破坏严重,坝体的水平位移相对较大。该结果可为裂隙岩体地下工程的安全和稳定性研究提供参考。     

双斜复合滑裂面岩基上混凝土重力坝稳定研究

本文利用非线性有限元计算和地质力学模型试验,就水利工程中常见的,双斜复合滑裂面岩基上混凝土重力坝的抗滑稳定问题进行了研究。着重探讨坝基系统的应力分布、变形状态、破坏形式的变化规律,以阐明其破坏机理和对系统稳定安全度的影响.     

Hardfill坝结构破坏模式与设计准则初探

根据Hardfill坝的特点与设计理念,提出其可能的大坝结构破坏模式,并针对3组不同性质的Hardfill材料及3组不同的坝体剖面进行计算检验,初步总结出Hardfill坝的结构设计准则.研究表明:Hardfill坝可能发生沿坝基面等软弱面的整体失稳破坏、坝坡失稳破坏及坝体或坝基局部的应力破坏;其破坏过程为剪切屈服区自坝趾开始,并沿坝基面向上游扩展,从而导致大坝整体失稳,坝趾为坝体整体安全度的薄弱区.在设计中应确保大坝在不同荷载条件下整体与局部的抗滑稳定性、坝体及坝基应力安全性,并且可将坝趾区是否达到破坏的临界状态作为评价大坝的整体安全度的准则.     

大朝山水电站工程溢流坝段应力变形计算分析

对澜沧江大朝山水电站工程典型溢流坝段在正常蓄水位工况、正常蓄水位＋地震工况和校核洪水位等３种工况下应力变形状态作了生和弹塑性有限元分析计算,同了大坝特征点的应力值和位移值,分析了软弱坝基条件下坝体的应力特点,对弹性和塑性计算结果的区别进行２了比较分析,计算结果表明,大坝应力满足安全要求。     

大朝山水电站工程溢流坝段应力变形计算分析

对澜沧江大朝山水电站工程典型溢流坝段在正常蓄水位工况、正常蓄水位＋地震工况和校核洪水位等３种工况下的应力变形状态作了弹性和弹塑性有限元分析计算,给出了大坝特征点的应力值和位移值,分析了软弱坝基条件下坝体的应力特点,对弹性和塑性计算结果的区别进行了比较分析．计算结果表明,大坝应力满足安全要求．     

基于有限元法的重力坝双斜面抗滑稳定分析

对坝基含双斜面软弱结构面的某重力坝工程挡水坝段,以非线性有限元法进行静力荷载作用下的深层抗滑稳定研究.计算结果表明,当坝基内含有双斜面软弱结构面时,在超载过程中,坝体沿该双斜结构面向下游滑动,其中坝踵附近的软弱结构面最危险,坝趾下游结构面次之,判定超载安全系数K=3.0～4.0.并通过刚体极限平衡法对有限元计算结果进行...     

利用定位凝聚单元确定拱坝裂缝位置的研究

确定拱坝裂缝的位置和产状是坝工界研究的前沿课题.拱坝连同地基作为一个复杂的超静定系统,计算规模相当巨大,如何减小计算规模和提高计算效率是拱坝数值分析的瓶颈问题.在现有的计算条件下,利用指定破坏路经的追踪原理,首先定位出拱坝最有可能出现裂缝的区域,将这些区域的单元作为确定裂缝的定位单元,根据工程上确定裂缝位置所需的精度,...     

基于非线性有限元的高拱坝坝肩稳定性分析-研究生论坛

处于复杂地质条件下的拱坝,坝肩岩体稳定性问题是其发生事故的重要原因之一。某水电站拱坝右坝肩发育有靠近坝体的蚀变集中带及沿该集中带的多条断层,左坝肩在坝肩槽不同高程有多条断层出露,地形地质复杂。为了正确合理地研究其坝肩岩体的稳定特性,根据水电站坝址区地形地质条件,充分考虑拱坝左右坝肩的主要断层及蚀变带等不利地质构造,建立三维有限元模型,模拟拱坝及坝区岩体在正常运行及温降工况下的应力场,采用点安全系数法分析坝肩岩体在加固和未加固的情况下的稳定性,并运用综合强度储备法评价坝肩的极限承载能力。研究结果表明,坝肩岩体点安全系数均处于合理范围内且相对较高,综合安全系数相对较大,说明坝基加固措施合理有效,坝肩具有较强的承载能力。     

基于不同地基条件下Hardfill坝的破坏模式及稳定性研究 (研究生论坛）

Hardfill坝是一种介于重力坝与土石坝之间的新坝型,坝体结构特性较好,整体应力水平较低,应力集中不明显,但是Hardfill坝对于地基的适应能力如何还有待了解,所以对其在不同地基条件上的结构破坏模式与稳定性的研究很有必要。本文采用地质力学破坏模型试验和有限元计算,针对在外荷载作用下Hardfill坝在均质地基以及含有复杂结构面的地基上的破坏模式及其稳定性开展研究。结果显示：在均质地基上Hardfill坝由坝踵首先开裂,并沿着建基面一直贯通直至坝趾处发生整体失稳,超载安全系数较大;在含有软弱结构面的复杂地基上的坝与地基主要在软弱结构面出现塑性破坏,最终沿软弱结构面发生滑动失稳,稳定安全度相对于均质地基较弱。     

基于ANSYS的拱坝坝肩及坝基整体稳定分析

结合拱坝坝肩与坝基的地形、地质特征以及软弱结构面分布状况,通过ANSYS软件建立拱坝天然地基条件下的三维数值模型,并进行超载法计算,分析坝体变形与应变特征、坝肩和断层的变位分布特征、坝肩的破坏形态和过程,得到整体稳定超载安全系数,评价拱坝的安全度,为工程设计、施工和加固处理提供依据.     

岩石节理压剪破坏的数值分析

基于分形几何理论，采用Weiemtrass-Mandelbrot函数生成不同分维的分形曲线模拟岩石节理不同的粗糙度。运用ANSYS软件对分形节理在压剪荷栽作用下的应力场及位移场进行了数值模拟，分析了节理主应力及位移与分形维数的关系，在此基础上讨论了节理的分形维数对节理破坏失稳的影响。数值分析结果与已有的实验结果相吻合。     

软岩地基上修建重力坝的探讨

结合黄河上某水利枢纽坝址区的地质情况,讨论在软岩地基上,尤其是有软弱夹层存在的岩石地基上修建重力坝可以考虑采取的几种方案.选取几个设计工况,对方案2的断面形式分别采用材料力学法和有限元法进行应力计算,在坝体表面和内部均未出现较大拉应力,满足设计要求.     

龙滩碾压混凝土重力坝水平层面稳定安全的断裂分析

提出了一种适用于分析含压剪裂缝结构的非线性断裂力学数值分析模型——压剪钝裂缝带模型；并基于此模型，提出了一种新的求解方法——调整力向量法，可较方便地求解复杂的压剪断裂问题；并编制了相应的非线性有限元计算程序。进而对龙滩碾压混凝土重力坝的建基面和碾压层进行了压剪断裂过程分析，得到了裂缝的发展过程及相应的应力、应变场，并对软化模型作了计算比较分析；同时，得到了大坝各高程的材料强度储备系数。最后，得出大坝上游防渗措施和保证水平施工缝具有足够的抗渗要求是保证龙滩大坝稳定安全的关键的结论     

喷锚支护措施对地下厂房洞室群整体稳定性影响

喷锚支护措施由于其诸多的优点,在地下工程中得到了广泛的应用。以隐式杆单元模拟锚杆,以壳单元模拟混凝土喷层,采用3维非线性有限元技术,分析冗各水电站地下厂房工程中喷锚支护措施的作用。通过计算得到了喷锚支护措施对围岩应力变形及塑性区的影响;利用强度折减法对地下厂房洞室群的整体稳定性进行计算分析,得到无支护措施情况和喷锚支护时洞室整体稳定性,从而评价支护措施对洞室群整体稳定性的影响。通过3维弹塑性有限元计算分析得到:喷锚支护措施可以有效地限制围岩的变形和塑性区的发展,可以在一定程度上改善围岩应力状态,避免应力集中,使洞室群整体稳定安全系数由1.8提高为2.5,有效提高了地下洞室的整体稳定性。     

复杂地质条件下高拱坝整体稳定研究与软弱结构强度弱化效应影响分析

锦屏一级高拱坝坝高库大,坝址区地质条件复杂,坝与地基整体稳定问题突出。工程蓄水运行后,坝肩结构面及软弱岩体的强度在高应力、强渗压的长期作用下将降低,对拱坝整体稳定更为不利。为评价加固后工程安全性,由水岩耦合三轴试验得到各软弱结构面强度在不同条件下的弱化率,并在此基础上采用综合法地质力学模型试验。由于试验技术限制,对结构面无法实现分区降低破碎带及影响带强度,综合各方面因素,模型试验最终采用破碎带统一降强30%的弱化方案。针对软弱结构面强度弱化效应对整体稳定的影响,采用三维非线性有限元软件对破碎带统一降强30%（方案一）和破碎带及影响带分区降强（方案二）进行计算分析,通过对比两方案计算结果,正常工况下方案二坝体变位较方案一增加幅度约-0.2%~2.24%,坝肩变位值较方案一增加幅度约-2.35%~1.72%,超载工况下坝体变位增加幅度约-4.68%~9.23%。两方案下坝体及坝肩抗力体变位、破坏过程及机理规律相似,量值相近,且试验与计算成果相近。综合分析认为,锦屏一级拱坝模型试验采用在破碎带统一降强30%来模拟破碎带及影响带分别降强是合理可行的,试验成果是可靠的。