胶凝砂砾石坝体的受力特性及超载能力分析

为了研究胶凝砂砾石坝体的受力特性,运用线弹性有限元方法,计算坝体的应力分布和变形性态.为了研究坝体的极限承载能力和安全储备情况,采用D-P弹塑性模型来模拟胶凝砂砾石本构关系,同时建立非线性有限元模型,对胶凝砂砾石坝体进行了容重超载法、水头超载法和降强安全储备的研究.     

胶凝砂砾石坝应力及变形特点研究

为了研究胶凝砂砾石坝应力和变形的特点,基于摩尔-库伦软化模型和混凝土弹塑性损伤本构模型,设置正常蓄水和超载2种工况对守口堡胶凝砂砾石坝的坝体模型进行有限元分析,并将正常蓄水工况结果与物理模型试验结果进行对比,探究该胶凝砂砾石坝的应力和应变特点。结果表明:正常蓄水工况下,该大坝的应力和变形结果与模型试验结果相近,应力及位移的分布规律、大小基本一致,该结果验证了数值模拟结果的准确性;超载工况下,该大坝的这2种本构模型的应力和应变计算结果相近,应力和位移分布规律一致,且均在坝踵处出现损伤,均未出现整体破坏的情况,说明守口堡胶凝砂砾石坝设计合理,抗压和抗拉特性良好。其模型试验结果及数值模拟结果可为工程实际提供参考。     

胶凝砂砾石材料本构模型研究

胶凝砂砾石材料是一种低强度的筑坝新型材料.在分析胶凝砂砾石材料三轴试验数据的基础上,得出胶凝砂砾石材料的初始切线弹性模量、残余强度和峰值强度与围压的关系,从而建立了包含6个参数的非线性软化本构模型.将建立的本构模型计算所得的理论曲线与三轴试验数据进行对比,吻合情况良好,说明该模型能够较好地反映胶凝砂砾石材料的应力-应变特征,可以为胶凝砂砾石坝的非线性分析提供依据.     

胶凝砂砾石坝基础理论研究

依托水利部公益性行业科研专项经费项目,对胶凝砂砾石材料进行系统而全面的试验研究.掌握胶凝砂砾石材料力学特性,建立材料性能指标体系;寻求适合胶凝砂砾石材料性能的合理的本构模型;研究坝体应力、应变实际分布状态,确定坝体基本剖面设计原则和控制标准;并对胶凝砂砾石材料在温度变化及冻融影响下的耐久性进行深入研究.促进这一具有明显优越性新坝型的快速发展.     

守口堡胶凝砂砾石坝抗震性能

为了研究胶凝砂砾石坝的抗震性能,以我国正在修建的第一座胶凝砂砾石坝永久性工程守口堡工程为例,同时考虑了地基的辐射阻尼效应,采用三维有限元分析方法进行地震动力时程分析.同时,为探讨这种新坝型的特性,将它与同等高度的常规混凝土重力坝进行了对比,分析在地震作用下的动力响应时程分布规律.研究结果表明:胶凝砂砾石坝的地震动力响应动位移、加速度、动应力整体处于较低的水平,对比同等高度重力坝,动力响应水平有明显的降低,体现出了坝体结构型式和材料性能的特点.分析得出,在设计地震烈度作用下,胶凝砂砾石坝具有良好的抗震安全性能.     

宝泉抽水蓄能电站下水库大坝加高工程方案分析

使用ANSYS软件构建了与宝泉下水库大坝加高施工对应的有限元模型,在考虑不同的蓄水方式与新老坝体不同弹性模量的基础上,分析了不同蓄水位和弹性模量对坝体位移、应力的影响。     

胶凝砂砾石坝渗流场对温度场的影响

大华桥胶凝砂砾石围堰实测温度表明,由于堰体防渗、排水设施的简化,渗水降温会对胶凝砂砾石围堰运行期的温度场产生重要影响,在温度场计算分析时不容忽略。充分考虑胶凝砂砾石材料渗流特点和热力学特性,根据渗流和热传导理论,建立了考虑渗流影响的温度场分析微分方程,推导了其有限元数值解法的计算公式,提出了适用于胶凝砂砾石坝的温度场计算方法,并利用大华桥胶凝砂砾石围堰实测数据进行了验证。以该工程为例,通过有限元仿真计算探讨了胶凝砂砾石坝渗流场对温度场的影响规律。分析表明,低温渗透水使浸润线以下区域和浸润线以上部分区域产生较大的降温速率和降温幅度,改变了坝内温度分布状况,使约束区提前产生了较大的基础温差,会对胶凝砂砾石坝抗裂产生不利影响。     

土石坝有限元分析中土体卸载时计算方法分析

对糯扎渡心墙堆石坝进行了三维有限元计算,对比分析两种常用于邓肯E-B模型的加卸载准则以及回弹模量取值对土石坝应力变形的影响。结果表明:大坝施工过程中,基于加载函数的加卸载准则(简称准则1)判断的卸载回弹区域一直较大;准则1下数值计算所得的坝体位移较小,仅为采用基于应力水平s与偏应力(σ_1-σ_3)的加卸载准则(简称准则2)时计算位移的一半左右,加卸载准则的选取对坝体应力影响较小;监测数据表明糯扎渡大坝采用准则2时计算位移更为准确,在准则2下回弹模量取值对大坝应力变形的影响主要表现为满蓄期坝体水流向位移随回弹模量的增大而减小。     

胶凝砂砾石材料宏细观参数及破坏模式研究

采用颗粒离散元方法对胶凝砂砾石材料开展了大量压缩试验,探讨了胶凝砂砾石材料的细观参数和宏观力学参数间的相关性。研究结果表明:材料的弹性模量E与平行黏结法向刚度■和切向刚度■、接触黏结法向刚度k_n、平行黏结黏聚力■呈线性相关,与摩擦系数f呈非线性相关;应力峰值σ_d与接触黏结切向刚度k_s呈线性关系,应力峰值σ_d与平行黏结抗拉强度■、■、f呈非线性关系;结合室内试验,得出了适合胶凝砂砾石材料的细观参数。在此基础上,进一步从细观角度揭示了材料的破坏演化过程。从细观试验来看,试件内部每一次裂纹的产生均伴随着应力降,试件的破坏是一个由内向外发展的过程;第一条主裂缝的贯通出现在峰值应力后,伴随着应力降,裂缝宽度逐渐增大,由于试件受力部位的转移导致第二条主裂缝的贯通,试件最终呈共轭型破坏。     

锚杆受拉拔荷载渐进失效全过程与影响因素

为研究锚杆受拉拔荷载作用下渐进失效机理与锚固界面应力分布规律,基于四线性黏结滑移模型,考虑残余强度对剪胀和软化应力区域长度的影响,通过锚固单元受力平衡条件修正了前人提出的剪胀-软化-脱黏阶段、软化-脱黏阶段和完全脱黏阶段的荷载-位移解析方程.根据2项拉拔试验研究,对分析模型进行了标定和验证.讨论弹性模量、锚杆半径和锚固长度参数对荷载-位移、应力分布曲线敏感性.结果表明,锚杆半径和弹性模量的增大提高了极限荷载且较大地限制了锚杆延性;加载端进入脱黏应力状态之前的荷载-位移曲线与锚固长度无关;弹性模量对轴应力峰值呈正相关,但锚杆半径对轴应力峰值呈负相关.