基于非线性有限元法的高拱坝坝肩岩体抗滑稳定分析

高拱坝的安全性在很大程度上依赖于坝肩岩体的稳定性,目前在设计中,高拱坝坝肩岩体稳定性分析方法主要是刚体极限平衡法,但该法不能考虑岩体的应力-应变关系,不能很好地反映坝肩岩体的破坏机理以及拱坝与坝肩岩体的相互作用效应。本文从摩擦理论和矢量几何出发,导出了三维可能滑体的抗滑稳定安全系数计算公式,并通过等参逆变换的方法,将非线性有限元法的计算成果纳入到所建立的公式中,形成了“基于非线性有限元的高拱坝坝肩岩体抗滑稳定分析方法“。具体工程的应用成果表明,所给出的基于非线性有限元的坝肩岩体抗滑稳定分析方法充分反映大坝与坝基岩体的共同作用效应,是进行高拱坝坝肩岩体稳定性分析的一种有效方法。     

拱坝三维非线性有限元分析及整体安全度评价——以杨房沟水电站为例

采用三维非线性有限元法,模拟了杨房沟拱坝坝体、坝基岩体及主要断层结构面,对坝体进行了位移应力分析,并结合三维极限平衡法分析,对坝肩关键性的可能滑动块体进行了有限元法抗滑稳定分析,论证了两岸关键性的滑块抗滑稳定安全系数均满足设计要求。超载法计算分析成果表明,杨房沟拱坝起裂超载系数在1.6左右,拱坝强度超载系数为4.5~5.0,与国内同等规模拱坝水平相当。在地震作用下,拱坝变形和应力与国内同等工程相类似,坝肩可能滑动块体抗震稳定性满足要求。综上所述,杨房沟高拱坝在正常工况、超载工况及地震工况下均具有较好的整体安全性。     

拱坝应力变形及坝肩稳定分析

针对拱坝坝肩岩体稳定分析这一重点问题,文中基于某双曲拱坝,通过ANSYS建立非线性有限元接触分析模型,对两岸坝肩岩基中不连续结构面的非线性接触行为进行数值模拟.在计算分析坝体静力工况下的拱坝应力、位移分布规律基础上,分别采用刚体极限平衡法、超载法和降强法对拱坝坝肩进行了抗滑稳定分析,均论证了该拱坝坝肩是稳定的,研究成果...     

混凝土拱坝抗滑稳定双重非线性加固分析

对于大型复杂混凝土结构的设计与施工,必须进行双重非线性分析才能保证工程经济合理及安全可靠。利用样条有限点双重非线性方法对坝体和坝肩岩体抗滑稳定性进行分析,并提出了相应的算法。实际工程分析结果表明,样条有限点双重非线性分析法是进行拱坝和坝肩抗滑稳定性分析的一种有效方法,能够得到经济、安全的加固方案。     

鲜店拱坝右坝肩裂隙对拱坝安全的影响分析

坝肩岩体存在裂隙或软弱夹层时,坝肩岩体刚度会发生变化,坝体应力也会重新分配,从而导致坝肩岩体失稳而影响坝体稳定。本文以鲜店拱坝为实例,根据有限元法基本原理,利用ANSYS通用软件平台,建立鲜店拱坝及其地基的三维有限元弹塑性分析模型,分析拱坝右坝肩滑坡体及裂隙位置变化对拱坝稳定及应力的影响。     

基于非线性有限元法的混凝土拱坝稳定特性分析

由混凝土拱坝的受力特点可以看出,其稳定性主要是依靠坝肩两岸岩体来维持,因此,坝肩岩体的稳定直接关系到拱坝的正常运行与安全,是拱坝设计中较为关注的问题之一。文章结合某实际工程,以大型分析软件ANSYS为平台,以某混凝土拱坝和地形整体为研究对象,针对同一模型,采用超载系数法、强度储备系数法等从不同角度分析坝体结构的稳定性。通过非线性有限元计算分析得出,在不同超载荷载作用下裂缝首先沿坝基面向坝高方向发展,同时坝踵区的裂缝沿坝体坝厚方向扩展,最终趋于稳定。随着强度储备系数的增大,拱坝抗滑稳定安全系数随之逐渐减小,基本呈现线性发展。同时,坝体位移也基本呈线性分布规律,但是,当接近临界抗滑稳定安全系数时,坝体位移明显表现为非线性发展趋势。该稳定分析为充分了解拱坝的结构安全度提供计算依据。     

高拱坝伸缩横缝的开合对拱座岩体稳定的影响研究

高拱坝在强震作用下，伸缩横缝出现开裂，在一定程度上削弱了坝体的整体性能，不仅使得坝体的动力反应重新分布，坝肩岩体抗滑稳定的主要参数一拱端推力也产生很大变化，横缝的存在增加了对坝肩岩体进行抗滑稳定分析的复杂程度。本文给出了用动态子结构法计算有伸缩横缝坝体拱端推力的计算公式，并对坝体设有伸缩横缝的溪洛渡双曲拱坝的计算模型分别在人工地震波及柯依那地震波作用下，考虑库水 坝体相互作用、坝体自重、上游淤沙等因素的影响，对溪洛渡拱坝的拱端推力进行了计算，并通过拱端推力计算了拱座岩体的抗滑稳定安全系数。文中算式同样适用于其它结构。     

有限元方法在拱坝稳定分析中的应用

结合有限元方法的计算特点,根据有限元计算结果中坝体的位移突变及塑性区发展来判断拱坝的稳定性,并与刚体极限平衡法稳定分析结果进行了比较。结果表明:有限元法稳定分析结果与刚体极限平衡法一致,有限元法能够克服刚体极限平衡法的缺陷,模拟坝体混凝土和岩体的非线性本构关系,并将坝体和基岩作为整体模型进行计算分析,从而能真实反映拱坝坝肩岩体的失稳机理和破坏过程,为评价拱坝坝肩的稳定性提供依据。     

拱坝有缝坝体-坝基系统的非线性抗震分析

本文将坝体和坝肩裂隙岩体作为允许局部开裂和大变形的非线性连续体，用动态接触单元模型进行概化模拟，对小湾高拱坝坝体-坝基系统在高水位运行期遇设计地震荷载作用时的动力反应进行了非线性数值计算，研究了横缝对坝体应力、变形的影响，并对坝肩裂隙岩体的抗震稳定进行了分析评价，数值分析表明：横缝对拱坝坝体的应力和变形影响显著，坝肩潜在滑面的开裂和滑移导致坝体应力增大，坝体的抗震安全性降低，但在运行期高水位遇设计地震荷载时坝体和坝肩裂隙岩体整体稳定。     

基于坝—岩基—水耦合解析的坝肩动力稳定分析

为了模拟三维状态下坝、岩基、库水的动力相互作用机理,研究提出了基于坝—岩基—水耦合的三维有限元分析方法。通过分析坝—岩基—水耦合动力相互作用理论,给出了坝—库水体的耦合条件、坝—岩基—库水的边界条件以及地震时粘性边界的分析方法。以某拱坝工程为实例,应用耦合三维有限元方法计算了拱坝及滑裂面应力分布,采用有限单元法和刚体极限平衡法,计算了坝肩各处的抗滑稳定安全系数。结果表明:最大拱向应力、梁向应力均出现在下游面,分别为1.43 MPa、1.50 MPa,在材料可承受的范围内。通过有限元法计算得到的拱坝坝肩岩体抗滑稳定安全系数为2.78~3.23,通过刚体极限平衡法计算的抗滑稳定安全系数为2.89~3.43,两者相差很小,说明该计算方法是有效的。研究成果可为拱坝坝肩抗滑稳定分析提供参考。     

溪洛渡水电站拱坝坝肩稳定研究

介绍了采用刚体极限平衡法分析溪洛渡电站拱坝坝肩稳定的主要方法及稳定分析成果，根据该稳定分析结果，充分说明溪洛镀电站拱坝坝肩稳定安全是有保证的。     

基于动接触力法的拱坝坝肩抗震稳定有限元分析

本文提出了应用基于动接触力方法的显式有限元技术进行拱坝坝肩抗震稳定分析的新思路，给出了相关公式。新的分析方法，将坝肩岩体、地基、坝体和库水作为一个统一体系进行动力分析计算，能有效地考虑坝肩可能滑动块体与坝体的动力相互作用，较真实地反映拱坝和坝肩受到地震作用的实际状态，并对小湾拱坝坝肩震稳定进行了分析研究。结果表明：在设计正常水位情况，小湾拱坝的地震作用超载安全系数约为1.3；在设计地震作用下，小湾拱坝的“降强安全系数”仅为2.58，而仅考虑静载作用时，即使以拱坝坝端应力不超过静态抗拉强度作为达到极限状态的工程判别定量标准，其坝肩的静态“降强安全系数”也高达4.0以上。因此，地震的作用使安全系数有较大降低。小湾拱坝坝肩抗震稳定是安全的，但安全裕度不高。     

拱坝坝肩抗震稳定分析

高拱坝坝肩抗震稳定分析是建于地震高烈度区的高拱坝抗震设计的关键课题之一。本文将传统的用于块体稳定分析的刚体极限平衡方法和有限元计算分析相结合，求解拱坝坝肩抗震稳定问题。具体作法是：有限元网格剖分时，尽可能布置有限元节点于拱坝坝肩的可能滑动块体表面。完成有限元静动力分析后，将块体表面各节点的静动应力进行积分，求出块体拱推力、作用于块体上的地震荷载等，然后由刚体极限平衡法求拱坝坝肩抗震稳定安全系数。上述方法的特点是能充分利用有限元和刚体极限平衡两种分析方法的优点，可以提供安全系数时程曲线，安全系数的定义与现行规范一致，易为设计人员所接受。     

万家口子水电站高碾压混凝土拱坝坝肩三维可视化稳定分析

采用三维极限平衡法对万家口子水电站高碾压混凝土拱坝坝肩稳定性进行了分析,得到了高碾压混凝土拱坝坝肩在拱坝体型和高程调整后的安全稳定系数.计算中考虑了水压力、块体重力和地震力和拱推力的作用.其计算结果对拱坝坝肩抗滑稳定设计有参考价值.     

杨房沟高拱坝建基面嵌深优化的分析与评价

高拱坝建基面嵌深方面尚未形成具有普适性的评价体系,以杨房沟拱坝建基面嵌深的定量分析与评价为目标,在常规拱坝变形受力分析的基础上,使用三维非线性有限元(TFINE程序)对杨房沟拱坝的可行性研究阶段和施工图阶段的两种建基面嵌深方案进行坝体关键参数、位移、应力和拱端推力的变形应力对比分析。采用塑性屈服区、不平衡力和余能范数评价坝体的整体稳定性和坝踵开裂风险,并基于多重网格法进行坝肩抗滑稳定分析。结果表明,杨房沟拱坝施工图阶段的建基面外移方案较可行性研究方案整体上改善了坝体的变形应力、稳定性和安全度等指标,具有良好的经济效益。研究成果论证了杨房沟拱坝施工图阶段建基面优化设计方案的合理性,同时也可为其他类似工程优化设计的安全分析与综合评价的量化分析提供参考。     

拱坝对近坝肩导流洞结构衬砌的影响研究

为了更加深入准确的研究靠近拱坝坝肩导流洞的真实受力情况,使导流洞在施工期安全运行,研究分析了拱坝对靠近坝肩导流洞的影响。采用Ansys有限元分析法,建立拱坝和导流洞整体有限元模型,分析在自重,自重加静水情况下拱坝对导流洞产生的附加应力,为隧洞衬砌配筋提供依据。计算结果表明:拱坝对导流洞靠近坝肩部位产生的附加应力不容忽视,坝肩岩体灌浆对减小附加应力有一定作用。研究成果可为近拱坝坝肩导流洞的设计和施工提供参考。     

基于原型观测资料的拱坝及其基础的有限元综合分析

本文以石门拱坝为例，说明基于原观资料进行拱坝及其基础的综合分析的方法。内容包括：在反演拟合渗透系数和坝与基岩接触面的抗拉强度参数的基础上，进行坝址区三维渗流场分析、拱坝与基础的三维线弹性、弹塑性力学分析，并用多种方法探求了拱坝抗滑稳定安全系数。     

小湾拱坝设计及基础处理

小湾拱坝动静应力水平较高，在拱坝体型优化及应力分析中采用多种数值分析方法和模型试验进行深入研究，特别是对于高拱坝坝踵可能出现的开裂问题和抗震问题开展了一系列攻关研究，并采取了相应的工程措施。坝肩稳定是高拱坝安全的关键，针对存在于坝肩抗力岩体内的地质缺陷，首先采用多种数值分析方法和模型试验对抗滑稳定性和变形稳定性进行深入研究在此基础上，从安全可靠、经济合理以及可实施性等方面充分论证和分析比较各种加固处理措施，综合确定了实施方案。