Kokhav Hayarden抽水蓄能电站上、下库坝坡抗震稳定分析

参考国际水电工程的相关要求对以色列Kokhav Hayarden抽水蓄能电站上、下库坝坡进行抗震稳定分析。采用以色列英文版抗震设计规范SI 413—2013确定深厚覆盖层上坝体建基面加速度反应的峰值、加速度设计反应谱和时程输入加速度,进而采用美国规范ASCE 7-05和ICOLD等建议的三种常用拟静力法和拟动力法(Newmark滑块位移法)对建立在深厚覆盖层上的上、下库坝坡进行运行地震和最大设计地震下的抗震安全性复核。由不同允许滑动位移下的拟静力安全系数和坝坡地震滑动位移量计算结果可知,Kokhav Hayarden抽水蓄能电站上、下库坝坡均能满足OBE地震下坝坡位移小于5 cm的工程技术安全控制要求,坝坡抗震设计满足规范要求,上、下库坝坡在OBE和MDE地震下具备良好的抗震稳定性。研究成果对国际工程中深厚覆盖层上土石坝坝坡抗震设计和安全评价具有重要的参考价值。     

地震作用下库水位变化坝坡稳定性数值模拟

为探究地震作用引起库水位变化下坝坡渗透稳定性变化规律,利用Geostudio软件对三峡库区某边坡进行数值模拟,得到安全系数及Newmark位移变化曲线。计算结果表明,库水位水平越高,边坡安全系数越低,Newmark位移越大,最小安全系数的出现相对于地震的峰值加速度时刻有较大的滞后性;库水位骤降下,边坡安全系数随着库水位水平的逐渐下降,呈现先增大后减小的规律,库水位下降速率越大,边坡在库水位骤降与地震耦合情况下的最小稳定系数越小,最大Newmark位移也越大;边坡安全系数随着库水位水平的逐渐上升,呈现先减小后增大的规律,边坡在地震下的最大Newmark位移在库水位高程下降至157m之前呈现不断上升趋势。     

考虑结构面分布特征的岩质边坡地震响应分析

为探索岩质边坡在地震荷载作用下的动力响应问题,运用3DEC离散元软件,定量分析了地震荷载作用下岩质边坡结构面发育位置、结构面数量、以及结构面间距对边坡加速度放大系数的影响规律。结果表明：在单条结构面的情况下,其发育位置对岩质边坡加速度响应的影响比较明显,结构面距坡面越近,加速度峰值放大系数越大;随着结构面数量的增多,加速度峰值放大系数呈现出明显的递减趋势;在结构面数量一定的情况下,结构面间距的变化对加速度峰值放大系数的影响不大。研究结果有助于进一步揭示岩质边坡在地震作用下的动力响应规律。     

地震作用下边坡平台对边坡的动力响应及失稳破坏影响分析

利用有限元分析软件建立数值计算模型,采用基线校正的10 s水平加速度时程作为地震输入条件,对在不同平台个数、平台宽度以及平台分布等多种工况下边坡模型的动力响应及稳定性进行数值模拟分析。结合各工况地震过程中坡面质点PGD放大系数、动剪应力峰值与震后最大剪应变、塑性区范围以及稳定性评价指标,对地震作用下边坡动力响应特性和失稳破坏进行了定性的评价研究。计算结果表明:以本文40 m高的边坡为例,设单个平台时,于15 m和20 m高程处设置平台对边坡动力稳定性更有利;设2个平台时,10～20 m的平台组合相对于其它组合对边坡动力稳定性更有利;对于多级边坡,随着平台宽度的增加,边坡整体破坏趋势逐渐分解为各级边坡局部破坏趋势,可以较大幅度地减小最下方坡脚的应力集中,进而提高边坡的动力稳定性;此外,平台内侧属于上级边坡的坡脚处,易产生剪应力集中区,属于薄弱部位,应加强各级坡脚的支护。     

某上游式尾矿坝抗震有限元分析

为了分析某上游式尾矿坝的抗震安全性,采用等价黏弹性理论、Seed液化理论和Newmark滑动变形理论,对尾矿坝的地震动位移、加速度、液化区域、坝坡抗震稳定性及地震永久变形进行计算分析。结果表明：尾矿坝在Ⅶ度设防地震作用下,坝体动位移和加速度分布规律合理,其中水平向和竖向动位移极值分别为6.39和0.72 cm,水平向和竖向动加速度极值分别为4.06和2.64 m/s²;地震液化区域出现在尾水覆盖的滩面浅表层,未影响到整个坝体;地震时坝坡抗滑稳定安全系数最小值为1.09,地震结束后累计永久变形为11.95 cm。除远离坝坡的浅表层坝体出现小范围液化区外,大坝整体抗震安全性能较好,不会出现重大安全问题。     

某水电站Ⅱ号变形体地震动力稳定性Newmark法研究

Ⅱ号变形体位于某水电站左坝肩下游,其稳定性主要影响左岸坝肩及泄洪消能区安全。用Newmark法对Ⅱ号变形体地震时稳定性进行了分析,得出了其地震时的时程安全系数及位移值。将其结果与常规拟静力法计算及三维有限元计算结果进行了对比分析,探讨了Newmark法在边坡地震动力稳定性分析中的可行性和可靠性,得出了Ⅱ号变形体地震工况下基本满足设计标准。     

垃圾填埋场封盖土坡系统的地震稳定性

采用极限平衡法推导了垃圾填埋场封盖土坡系统在渗流作用、地震作用下的安全系数计算公式,同时给出了屈服加速度的计算方法。不同参数下的封盖土坡系统的地震稳定性分析表明:浸润面高度显著影响封盖土坡系统的稳定性和屈服加速度。认为在填埋场设计中,必须高度重视渗流影响,以保证封盖土坡系统长期有效的设计排水能力。     

基于动力强度折减法的地震边坡稳定性分析

目前关于动力作用下边坡稳定性的分析方法仍存在一些不足之处,如动力问题按静力处理、未充分考虑加载地震波的动力效应、仅考虑剪切破坏、未考虑边坡滑动面形成的渐进破坏过程等。鉴于此,本文同时考虑坡体拉剪强度参数的折减及边坡渐进破坏的过程,结合动力有限元强度折减法原理及边坡动力失稳判据,从监测点位移及加速度突变、计算数值收敛性及拉剪破坏面贯通情况3个方面,确定边坡的动力稳定安全系数及拉剪破坏面。结果表明:动力有限元强度折减法能够定量有效地进行地震作用下岩质边坡稳定性评价,并充分反映了边坡渐进破坏过程,其结果可为地震作用下岩质边坡的抗震设计及动力稳定性分析提供参考。     

边坡地震响应的动力有限元分析

边坡的地震响应是一个复杂的命题,也是近年来的的热点,尤其是“ 5.12 ”地震以后。目前,动力有限元是解决边坡地震响应问题行之有效的方法之一 , 它以地震时程加速度作为反映地震荷载的主要因素,能够定量地反映出地震时程加速对边坡不同的应力场、位移场、运动速度的影响。以某水电站坝前一个受“ 5.12 ”地震所诱发复活的巨型滑坡为例,运用动力有限元软件,对该滑坡进行了地震荷载作用下的响应分析,计算得出了地震作用下该滑坡产生的水平垂直动位移、加速度、最大剪应力场。最后,图示说明了滑坡在地震作用下的往复振动对其稳定性的影响,得到了该滑坡的安全系数时程曲线,各项计算结果量值与地震后滑坡实际量值一致,这表明“ 5.12 ”地震是导致该古滑坡复活的直接原因。     

地形地貌条件对边坡动力响应规律的影响

为研究边坡地形地貌条件对土质边坡动力响应规律的影响以及边坡地震反应机理,利用地震模拟振动台,建立不同坡面形态条件下的土质边坡模型进行振动台模型试验。试验结果表明:土质边坡地震动力响应具有高程放大效应,边坡加速度峰值(PGA)放大系数会随高程增加而增大,水平方向坡内土体较坡面土体对地震动荷载放大更为显著;土质边坡地形地貌条件对地震动荷载放大作用有较大影响,边坡坡度越大,边坡形态越复杂,其对地震动荷载放大效应越显著,边坡土体的变形破坏也越显著。     

小浪底灌溉塔非线性动力安全研究

对灌溉塔的动力安全性进行了研究。计算时,灌溉塔与挡墙间的施工缝采用接触单元进行模拟,动力非线性计算采用时程分析法,加速度的假定采用Newmark方法,计算平台为ANSYS。计算结果表明:塔顶动力变形满足20 cm宽的塔间缝设计要求,事故闸门槽的变形不会影响闸门的开启,塔体拉应力主要分布在塔基面和232 m,245 m高程塔体截面变化处,接触面混凝土不会被压坏,塔体的抗滑和抗倾覆稳定满足要求。     

某抽水蓄能电站上库面板坝极限抗震能力研究

选取某抽水蓄能电站工程上水库面板坝,建立了坝体和库区的三维非线性有限元模型,在静动力有限元分析的基础上,采用可靠度动力安全系数法和地震永久变形极限状态法,研究了上库坝体的极限抗震能力。采用可靠度动力安全系数法,计算表明地震峰值加速度为760.6cm/s~2时下游坝坡已达到安全极限;采用地震永久变形极限状态法,计算表明地震峰值加速度为795.7 cm/s~2时坝体达到永久变形极限状态,由此确定上库坝体的极限抗震能力是当地震动峰值加速度760cm/s~2时。研究分析认为,该两种方法均可用以计算坝体的极限抗震能力。     

重力坝动力深层抗滑稳定性研究

基于我国西南某待建高碾压混凝土重力坝,建立了典型坝段三维有限元接触分析模型,分别采用强度折减动力分析法和时程安全系数分析法,综合研究了坝基动力深层抗滑稳定性。同时针对传统时程安全系数分析存在的局限性,基于概率统计深入探讨并改进了可靠度动力安全系数评价指标。研究结果表明,大坝满足动力深层抗滑稳定设计要求,本文所采用的理论方法能够考虑地震作用的往复性和随机性,评价结果更为科学合理,为重力坝动力抗滑稳定的定量判别进行了有益探索。     

基于规范反应谱的码头岸坡地震永久变形计算

由于岸坡地震永久变形是造成码头结构破坏的重要原因之一,因而验算码头岸坡永久变形是码头抗震设计的重要内容。Newmark刚性滑块位移法由于其便捷性在永久变形计算中得到广泛应用,目前已提出的基于天然强震记录的Newmark滑块位移经验计算式,不针对具体场地,主要用于区域性地震滑坡危险性分析。以《水运工程抗震设计规范》中的设计反应谱作为目标谱,生成了不同峰值加速度、适合于不同类型场地的人工加速度地震波;采用Newmark滑块位移分析方法,通过对加速度时程中超过屈服加速度的部分进行二次积分,得到了不同类型场地、不同峰值地震加速度下对应于不同屈服加速度时的滑块位移,对位移计算结果进行回归得到码头岸坡永久变形的简化计算式。另外,通过参考国外的相关规范和标准,提出了设防烈度下码头岸坡变形的限值建议值,为我国的码头抗震设计提供参考。     

非均布地震载荷作用下土坡的稳定性

本文利用拟静力概念，根据塑性极限平衡原理，结合变分法，确定了地震条件下土坡的屈服加速度系数ky；根据数值计算结果，探讨了地震载荷沿坡高的非均匀分布、水平与竖向地震载荷的共同作用、土粘结力沿深深度的非均匀变化、各种坡面坡面载荷、坡面几何特征等因素对土坡极限抗震能力的影响；建议采用所提出的土坡稳定包络图并配合某种分离位移量计算方法以综合评价堤坝的地震稳定性。     

高挡墙堆石混合坝静动力稳定分析

针对岩坡上的高挡墙堆石混合坝——江苏宜兴抽水蓄能电站上库主坝的结构进行了静动力稳定分析．依据边界元法确定结构的动力放大系数，采用有限元分析法确定挡墙的土压力分布，从而计算挡墙的抗滑稳定性，并通过拟静力法分析堆石体的抗滑稳定．计算结果显示，该坝型的抗滑稳定安全系数满足规范要求．还提出了加强地基处理、加强下游坝面保护及增强堆石坝体的抗滑稳定能力等工程建议．     

大跨度钢结构厂房三维有限元动力分析

采用大型通用有限元程序ANSYS建立了某水电站钢结构厂房的三维有限元模型,进行了钢结构厂房的整体三维有限元动力分析,动力分析采用时程分析法并考虑峰值加速度0.1 g进行分析;最终得到了钢结构厂房的地震动力响应,并对结构安全性进行了校核.其计算成果对类似工程设计与施工具有直接指导和参考意义.     

双曲拱坝地震动力响应分析

基于坝体-地基-库水系统运用三维线弹性有限元方法对双曲砌石拱坝进行了动力分析.比较了不同水位对拱坝自振特性的影响,采用时程分析法计算了双曲砌石拱坝在地震作用下的动应力、动位移及加速度,结果表明:坝水耦合作用提高了坝的整体质量,降低了自振频率;动应力、动位移及加速度的最大值均出现在拱冠顶部,而且当拱坝系统受3个方向地震波共同击振作用时坝体反应最为强烈.     

拉西瓦进水口高耸塔群动力分析

拉西瓦水电站进水塔由6个单塔组成,"一"字型错台布置,塔群的最大高度为115 m;基于通用有限元程序ANSYS,采用时程分析法对塔群进行了动力分析;计算结果反映进水塔对输入地震的放大作用明显,塔顶加速度达到塔底的1.8倍.在遇高烈度地震情况下,群塔之间有发生互相碰撞的可能性.依据动力分析结果对防止塔群碰撞提出了有益的建议和措施.     

岩质库岸边坡的动力响应试验研究

为了研究地震作用下库岸边坡动力响应变化,使用有限元软件建立三维数值模型,并得到不同水-岩周期与周期性循环加载、水-岩周期共同作用条件下边坡加速度放大系数变化趋势。试验结果表明：在未考虑水-岩作用时,边坡各观测点放大系数随着高程的增大而逐渐变大,增长趋势表现为折线状增长,在坡顶处达到峰值,这与实际规律相符;在考虑水-岩作用时,消落带观测点放大系数增长较大,而其他观测点放大系数则持续减小;水位为150m与180m时,边坡消落带与其他位置测点放大系数变化规律相似,边坡动力响应在地震条件下变化相似。与水位为150m时相比,水位为180m时观测点的放大系数更大。