前坪水库大坝应力变形及抗水力劈裂研究

心墙土料与坝壳砂卵砾石料、堆石料模量差别较大,为研究大坝心墙拱效应对心墙的应力变形及抗水力劈裂的影响,根据大坝材料分区及坝基地质情况,考虑施工填筑及蓄水过程分级加载,采用非线性邓肯-张模型对大坝应力变形进行研究分析,对前坪水库心墙的应力变形、抗水力劈裂进行分析。计算结果表明,坝体应力和变形分布符合一般规律,坝体最大竖向沉降发生在1/2～2/3坝高范围内,考虑心墙拱效应后,心墙抗水力劈裂是安全的。同时,结合已建工程经验,在大坝易出现裂缝部位可采取填筑高塑性土等工程措施,防止因裂缝而引发集中渗流破坏,避免心墙与基岩面产生裂缝。     

300m级超高斜心墙和直心墙堆石坝应力变形分析

为了优化设计和安全评价,对某300 m级超高直心墙堆石坝和作为比较方案的斜心墙堆石坝进行了三维有限元应力变形计算。对坝体堆石料采用邓肯张E-B非线性弹性模型,对高塑性黏土与混凝土结构接触面采用Goodman单元模型,分43级荷载对坝体的施工和蓄水过程进行模拟,比较分析两种坝型在蓄水期坝体和心墙的应力和变形性状。结果表明,相对直心墙方案,斜心墙方案计算所得坝体的最大水平位移相对较小,垂直沉降较大。斜心墙方案下心墙两岸坝肩处高应力水平区域有所减小,可以适当改善心墙上游面单元的应力和变形条件。斜心墙方案下心墙的拱效应相对较弱,其抗水力劈裂的性能稍好。     

阳江沥青混凝土心墙堆石坝应力变形特性研究

为了评价阳江抽水蓄能电站下水库沥青混凝土心墙堆石坝的安全性，采用非线性有限元法对覆盖层最厚的大坝断面开展应力变形计算，详细模拟大坝的施工和蓄水过程。计算结果表明：竣工期和蓄水期坝体应力变形分布规律总体合理，竣工期坝体水平位移极值分别为-22.74 cm和26.18 cm,沉降极值为-73.80 cm,沉降率为0.91%。蓄水后，坝体水平变形变化较为明显，沉降极值稍有增加；坝体大、小主应力极值分别约为1.30 MPa和0.63 MPa,位于坝基全风化层。蓄水期，心墙挠度变化范围为73.76～77.83 cm。蓄水前后，心墙大、小主应力小幅变化，均为压应力，应力水平均较小，极值为0.68,心墙不会出现剪切破坏。总体上，大坝应力变形在正常范围内，整体安全性高，大坝断面设计合理。     

某300m级心墙土石坝变形和应力计算研究

采用非线性有限元模型,对某300 m级心墙土石坝的最终设计断面,在施工和蓄水过程中的应力和变形状态进行了分析,在黏土与混凝土间设置了Goodman接触面单元。结果表明:竣工期该坝体累计最大沉降量为262.4 cm,坝体累计沿河流向最大水平位移为74.7 cm;蓄水期该坝体累计最大沉降量为268.7 cm,坝体累计沿河流向最大水平位移为125.7 cm;尽管黏性土的变形较大,但黏性土层的应力水平不高,设计推荐的厚度是合适的。     

水库大坝应力变形及抗水力劈裂探讨

为了有效保障大坝在使用过程中的安全性以及稳定性,本研究将结合实际工程案例,针对初次蓄水速度与大坝应力变形、抗水力劈裂关系进行分析。研究结果表明:向上游水平位移呈现出增长主要发生在工程填筑施工阶段,在蓄水时则随着水位高程的增加逐渐降低,向下游水平位移的变化趋势在填筑施工以及蓄水过程中均呈现增长的状态;在不同工况下大坝坝体的最大沉降值差异不显著,并且在实施水库蓄水后反而出现部分抬升的情况;不同蓄水条件下心墙拱效应极为显著;当蓄水速度过快时将会增加心墙发生水力劈裂的几率,且坝顶靠近两侧岸坡区域发生裂缝的可能性极低。     

不同蓄水方案对高土石坝应力变形的影响

通过总应力法有限元计算,分析比较了边施工、边蓄水方案和竣工后一次性蓄水到正常水位方案对高土石坝应力变形的影响,结果表明:边施工边蓄水方案能得到较大的坝体应力,特别是心墙的第二主应力,因此边施工、边蓄水方案更能减小水力劈裂的可能性,更能减少心墙的沉降,抑制坝壳向上游的位移.     

糯扎渡水电站蓄水速度对心墙堆石坝安全的影响研究

心墙堆石坝首次蓄水特别是蓄水速度较快时,可能对坝体安全造成一些不利的影响,如坝体后期沉降量增加、心墙拱效应增强甚至产生心墙裂缝、渗透变形、下游坝坡失稳、上游堆石湿化变形等,因此为确保蓄水过程中大坝的安全,需对水库蓄水速度与大坝安全的相关关系进行深入研究.依托在建的糯扎渡水电站心墙堆石坝工程,通过数值计算分析,从变形、应力、抗水力劈裂、非稳定渗流、坝坡稳定等方面研究了水库初次蓄水时大坝的安全特性,并提出蓄水速度建议.     

前坪水库砂砾石黏土心墙坝三维流固耦合分析

针对前坪水库工程砂砾石黏土心墙坝的特点,结合地质、设计和相关试验资料,采用南水双屈服面本构模型,开展三维流固耦合计算分析,计算考虑施工、蓄水时间效应以及运行期长期变形时间效应等,模拟前坪水库工程坝体的填筑过程、施工后至蓄水前、蓄水过程以及运行期的坝体应力变形分布规律和工作性态。研究发现:考虑流固耦合作用时,砂砾石黏土心墙坝最大应力、应变都较耦合前大;坝体在施工期最大沉降率为1.25%,运行期累计最大沉降率为1.36%;施工期最大水平位移为17.7 cm,运行期累计最大水平位移为35.2 cm。     

碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝有限元分析

通过非线性静力有限元计算,得出坝体、坝基与心墙的应力与变形情况,竣工期坝体最大水平位移为0. 06 m(向上游变形),竖向沉降最大值为0. 58 m。满续期坝体最大水平位移为0. 33 m(向下游变形),竖向沉降最大值为0. 58 m。竣工期和满蓄期的心墙最大压应力分别为12. 5和13. 2 MPa。坝体位移分布符合土石坝体的变形规律,可采取一定的工程措施提高坝基密实指标,减小坝基的沉降。心墙没有出现拉应力,竖向应力大于水压力,不会发生水力劈裂或拉裂现象。     

沥青混凝土心墙风化料坝长期稳定性分析研究

在各种荷载和环境因素的长期作用下，风化料坝体堆石随时间逐渐发生变形，过大的变形影响大坝安全稳定。为研究沥青混凝土心墙风化料坝在运行期较长时间的坝体稳定性问题，依托工程实例中叶水库沥青混凝土心墙风化料坝，基于三维流变分析Burgers模型，模拟大坝在蓄水后运行期10 a的流变过程，计算流变位移及应力变化。结果表明：竖向最大流变位移为25.37 mm,发生在河床段坝顶；水平向最大流变位移为9.48 mm,发生在左岸坝肩坝顶位置；大主应力极值、小主应力极值相比初次蓄水期增加7.75%、3.79%。坝体流变位移在前3 a增加较快，进入第3～10 a后，流变位移增量逐渐趋于稳定。综上，中叶水库大坝在运行期的10 a内流变变形较小，应力增加较小，沥青混凝土心墙风化料坝的流变规律与堆石坝流变规律基本一致，同时说明大坝是安全稳定的。     

碾压式沥青混凝土心墙坝三维静动力数值模拟研究

为研究碾压式沥青混凝土心墙坝施工及运行期的受力特性,以新疆某水利枢纽工程为例,采用非线性邓肯-张E-B模型进行大坝三维有限元静力计算,采用等效线性粘弹性模型进行大坝三维有限元动力计算,采用三维等价结点力法研究坝体地震永久变形,主要研究坝体在静动力条件下坝体和防渗体的应力、变形以及基座与心墙的相对位移。结果表明,静力条件下,坝体最大沉降约占坝高的0. 27%,蓄水后心墙最大压应力较竣工期减少约14. 2%,蓄水后心墙顺河向最大位移较竣工期增大约2. 6倍、沿坝轴线方向减小约13. 3%;动力条件下,坝体地震沉降约占坝高的0. 09%,地震发生时坝体最大横断面心墙出现拉应力,其值约为最大压应力的9. 5%,地震结束后心墙最大压应力减小约16. 7%,未出现拉应力,地震后坝体顺河向发生永久位移,心墙最大压应力较地震前增大1. 9%,心墙顺河向最大位移较地震前增大约15. 4%、沿坝轴线方向减小约11. 5%。     

糯扎渡水电站大坝应力变形及抗水力劈裂特性研究

心墙堆石坝初次蓄水是事故高发期,特别是蓄水速度较快时,可能对坝体的应力变形安全造成一些不利影响,如后期变形增加且稳定延长,甚至引起心墙水力劈裂发生裂缝。为确保大坝安全,需对初次蓄水速度进行深入研究。本文依托糯扎渡电站高心墙堆石坝工程,从大坝的应力变形及心墙的抗水力劈裂特性等方面研究了初次蓄水时的大坝安全特性,并提出蓄水速度建议。     

不同加载顺序下某高心墙堆石坝静动力计算

某拟建高心墙堆石坝考虑完全填筑后蓄水和边填筑边蓄水两种加载顺序,采用有限元方法对其进行静动力分析,结果表明:加载顺序对动力计算的影响很小,对静力计算的影响较大。在边填筑边蓄水的加载顺序下,坝体的竖向沉降和应力值较大,心墙较大的中主应力能够减小水力劈裂的可能性,同时这种加载顺序也可提高心墙和反滤层抗液化的能力。     

沥青混凝土心墙坝的应力及变形特性

基于三维有限元数值模拟技术,对某沥青混凝土心墙坝进行了应力及变形分析.计算中采用Duncan-Chang E-B模型作为坝体及心墙材料的本构模型,考虑蓄水后心墙上游堆石料的湿化效应,对大坝填筑和水库蓄水过程进行模拟,得到了竣工期及蓄水期两种工况下沥青混凝土心墙和坝体的位移、应力分布规律.计算结果表明,坝体及心墙的应力变形值均处在合理范围之内,坝体填料和心墙材料满足强度要求,为结构设计、施工提供了参考依据.     

软基黏土心墙堆石坝三维有限元沉降变形计算

团结水库大坝是位于软基的黏土心墙堆石坝，所面临变形控制难等设计难点，结合黏土心墙堆石坝坝体结构、坝壳料设计，借鉴已建工程经验提出软基抗变形工程措施。采用三维有限元软件建立了坝体、坝基的有限元计算模型，坝壳料的静力学本构采用了邓肯张非线性弹性E-B模型，计算分析了坝体竣工期与正常蓄水位时的变形量。结果表明：坝体在竣工期、正常运行期变形规律合理，黏土心墙不会发生水力劈裂。     

官帽舟水电站沥青混凝土心墙混合坝静力研究分析

官帽舟沥青混凝土心墙混合坝最大坝高109 m,坝体下游干燥区尽可能充分利用泄洪开挖利用料。根据筑坝材料试验参数,采用邓肯一张模型,进行三维非线性坝体静力研究分析,坝体最终沉降较小,坝体变形适度,沥青混凝土心墙顺河向位移很小,坝体的应力水平合理,沥青混凝土拉应力小于拉伸强度,说明沥青混凝土不会发生水力劈裂破坏。官帽舟沥青混凝土心墙混合坝能较充分利用泄洪开挖的软岩利用料,合理可行。     

吉林台一级水电站混凝土面板堆石坝变形监测数据分析

吉林台一级水电站混凝土面板堆石坝的坝体和面板在施工期及蓄水期的变形监测数据显示:坝体最大沉降量为77.1 cm,最大沉降率为0.948%。经分析得知,沉降主要大受坝填筑材料和水库蓄水的影响,且混凝土面板的垂直接缝、周边缝、钢筋应力、挠曲变形随水位抬升呈规律性变化,并与坝体内部变形监测数据相吻合。该监测数据为分析整体大坝变形形态提供了依据。     

三板溪水电站混凝土面板堆石坝应力变形分析

采用FLAC3D软件,对三板溪水电站混凝土面板堆石坝竣工期和蓄水期的变形与应力进行了数值模拟计算,结果表明,竣工期坝体最大铅直沉降量为110.20 cm,位于约1/2坝高处,沉降量约为坝高的0.54%;考虑蓄水期水压力作用后,在正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位下,最大沉降量为113.20、113.50、141.00 cm,最大沉降量为坝高的0.76%.通过对坝体变形和应力数值计算结果的分析以及坝体变形数值计算值与监测值的对比,说明坝体应力分布是合理的,符合大坝应力分布的一般规律.     

沥青混凝土心墙坝蓄水期的特性

为研究沥青混凝土心墙的变形性能，对德国丁恩（Ｄｈｕｎｎ）主坝和上游坝，通过安装在心墙和观测竖井中的仪器进行了长期观测。从对初期蓄水期和运行期心墙受力和变形情况的分析，得出的结论是：沥青心墙的变形特必嫒 坝肩影响；为上心墙的剪应变，应改善坝体的沉降性能；不赞成减小心墙上部宽主。总之，沥青混凝土心墙可以用于坝高大于１００米的高坝。     

基于坝壳湿化过程数值模拟的心墙坝初蓄水力劈裂机理研究

初次蓄水过程中的水力劈裂破坏是土质心墙土石坝面临的最主要安全问题之一。为探索这一难题,回顾了疑似水力劈裂事故及暨有研究尚不能回答的问题,探讨了水力劈裂所需的必备应力条件和可能原因。分析了既有浸水湿化变形试验并建议了采用时间对数演进模式、单位时间湿化体变和湿化剪应变分别取决于围压和剪应力水平的湿化变形时间过程计算模型,并应用于模型坝数值模拟,再现了初蓄过程水力劈裂破坏所需应力条件,得到了顺岸坡方向上后期变形增量空间分布导致心墙拉伸和水力劈裂破坏的机理。最后提出了确保坝壳压实度、控制后期浸水后变形,保证心墙与坝壳后期变形量值和速率协调为核心的水力劈裂防控方法建议。