不同爆炸方式下混凝土重力坝的抗爆性能

大坝受袭的可能方式主要有直接命中坝体、库前水下爆炸、库区近空爆炸，研究不同爆炸方式下的大坝抗爆性能对坝工安全防护具有特别重要的意义。本文考虑爆炸冲击荷载作用下混凝土的高应变率效应，构建了重力坝侵彻爆炸、水下爆炸、空中爆炸的全耦合模型，对不同爆炸方式下的大坝动态响应进行了全性能数值仿真，探讨了混凝土重力坝在不同爆炸方式下的可能破坏模式及抗爆性能，为大坝抗爆性能评估和防护设计提供基础。研究表明，水下爆炸冲击荷载作用下大坝的破坏效应较大，水下贴坝面爆炸时大坝破坏最严重；侵彻爆炸和空中爆炸的毁伤效应主要表现为坝体的局部破坏效应，而且侵彻爆炸呈现以爆炸作用为主侵彻作用为辅的破坏特征     

水下爆炸冲击荷载下混凝土重力坝的破坏效应

在相同炸药量下水下爆炸对混凝土重力坝的破坏效应强于空中爆炸,因此需重点关注水下爆炸冲击下的混凝土重力坝的毁伤机理。考虑爆炸作用下混凝土的高应变率效应、冲击波与结构的动态相互作用以及结构的非线性动态响应等复杂问题,基于Lagrangian-Eulerian全耦合方法建立水下爆炸混凝土重力坝耦合模型,对近坝水下爆炸冲击波传播特性进行分析,得到了水下爆炸冲击下混凝土重力坝的毁伤破坏过程及毁伤机理。研究表明,水下爆炸冲击荷载作用下混凝土重力坝的毁伤模式主要有爆炸成坑破坏、气穴冲切破坏、震塌拉伸破坏、冲击波冲切破坏、弯曲破坏和整体拉伸破坏。     

混凝土重力坝抗爆性能及抗爆措施研究

大坝受袭的可能方式主要有直接命中坝体爆炸、库前水中爆炸、库区近空爆炸。本文考虑爆炸冲击荷载作用下混凝土的高应变率效应,通过构建重力坝侵彻爆炸、水中爆炸和空中爆炸的全耦合模型,对不同爆炸方式下的大坝动态响应进行了全性能数值仿真,探讨了混凝土重力坝在不同爆炸方式下的可能破坏模式及抗爆性能,并重点研究了水中爆炸冲击荷载下局部配置抗爆钢筋对大坝动态响应的影响,给出了配筋前后大坝开裂破坏范围及坝顶动位移响应,为大坝抗爆性能评估和防护设计提供基础。研究表明,水中爆炸冲击荷载作用下大坝的破坏效应较大,水下贴坝面爆炸时大坝破坏最严重;侵彻爆炸和空中爆炸的毁伤效应主要表现为坝体的局部破坏效应;采取配筋抗爆措施能够显著限制坝体裂缝的扩展与贯穿,减少坝体开裂破坏范围,有效地改善坝体的抗爆性能。     

水下爆炸冲击作用下混凝土闸坝的失效模式分析

水下爆炸冲击荷载具有短持时、强峰值等特性,其破坏能力较之静态荷载和地震荷载要强的多,会对水工建筑物造成严重的破坏。考虑爆炸荷载下的混凝土高应变率效应,采用显式动力有限元LS-DYNA构建了混凝土闸坝厂房坝段水下爆炸全耦合数值模型,对比分析炸药在闸坝进口段库前和内部水下爆炸冲击荷载作用下的大坝破坏特性,研究混闸坝在水下爆炸冲击作用下的失效模式和破坏机理,为混凝土闸坝抗爆性能评估和防护设计提供基础。结果表明水下爆炸冲击荷载作用下混凝土闸坝将发生严重的破坏,且进口段内部爆炸比库前水下爆炸破坏更加严重。更多还原     

混凝土重力坝水下接触爆炸下的毁伤特性分析

采用常规有限元法研究接触爆炸下的结构破坏特性时,往往将由于网格高度畸变而导致计算中断或错误的结果。考虑炸药、流体、结构之间的动态耦合及混凝土的高应变率效应,采用SPH-FEM耦合方法,其中SPH法用于模拟爆炸近区的坝体大变形,FEM法用于模拟远场坝体响应,构建了混凝土重力坝水下接触爆炸的全耦合模型,对水下接触爆炸下的大坝动态响应及毁伤特性进行分析。研究表明,采用SPH-FEM耦合分析技术可以较好地揭示水下接触爆炸下大坝冲坑形成及其毁伤特性;水下接触爆炸冲击荷载作用下大坝受损程度比水下非接触爆炸时严重,在研究水工大坝抗爆性能时,应重点关注水下接触爆炸下的大坝毁伤特性。     

上游坝坡对混凝土重力坝水下接触爆炸毁伤的影响

混凝土重力坝上游面可细分为铅直面、斜面或折面，采用不同的上游坝坡设计其抗爆性能存在较大的差异。通过建立考虑初始应力场和高应变率效应的混凝土重力坝水下接触爆炸全耦合模型，研究了水下接触爆炸荷载作用下混凝土重力坝的毁伤发展过程和破坏模式，对比分析了不同上游坝坡比下混凝土重力坝的水下爆炸毁伤形态及动力响应特性，探讨了不同上游坝面坡度对混凝土重力坝抗爆性能的影响。结果表明：混凝土重力坝上游坡度对大坝抗爆性能具有重要的影响，混凝土重力坝上游面采用斜面设计时可以有效减少坝踵部位的破坏，减小坝踵处的开裂破坏长度，小幅减小上游坝面的破坏深度和冲切破坏角度，提高大坝的整体抗爆性能。研究成果可为混凝土重力坝抗爆防护设计提供参考。     

冲击荷载作用下混凝土重力坝破坏特性分析

冲击荷载作用下混凝土重力坝破坏特性较静荷载作用下要复杂得多。采用钢板均匀冲击模拟水下循环冲击波对混凝土重力坝的作用,试验遵循几何和重力相似准则,对模型重力坝进行均匀冲击破坏特性研究,得到模型坝体的动力破坏特性,并对裂缝位置和扩展情况进行定位和追踪。试验结果表明:当坝体遭受循环均匀冲击荷载时,上游坝面坝体最大动应变不再在坝踵处,而是位于坝体中部;坝头部位是抗冲击的薄弱部位,最先出现开裂破坏;坝体破坏模式包括贯穿性断裂、碎裂、层裂和抛掷等。试验结果可为大坝的运行管理、防爆抗振设防及安全评价提供理论依据和技术支持。     

重力拱坝与拱坝基础处于第二极限状态下的破坏机理

重力拱坝与拱坝基础处于第二极限状态下的破坏机理［俄］П．Р赫洛片科夫主题词重力拱坝，拱坝坝基，岩体破坏破坏机理，荷载分布，萨扬舒申斯克水电站对世界上许多大坝的失事原因分析表明，大坝与基础接触面附近，坝理与坝趾两个区域的不良作用是岩基上混凝土高坝的主要...     

锦屏一级高拱坝物理模型试验研究

采用地质力学物理模型试验方法,以锦屏一级水电站大坝为对象,研究高拱坝、地基和库水相互作用下大坝和山体发生变形和开裂破坏的全过程,为复杂条件下高拱坝的失效破坏机理和安全度评估的研究提供试验依据。试验结果表明：大坝基础经过处理后,在正常工况下,拱冠梁顶部最大位移为87.0 mm,坝体位移呈线性变化;超载3.5倍设计荷载以前,坝体和坝肩的位移变化比较稳定,断层的相对位移较小;3.5倍设计荷载以后进入塑性状态;超载到5.5倍设计荷载时,坝体上有许多测点的位移变化发生突变,且有裂缝出现;继续增大到7.0倍设计荷载时,坝体、坝肩附近岩体上都出现了较大裂缝,岩体各断层的相对位移较大,但从整体上看,大坝仍具有一定承载能力;7.0倍设计荷载以后,坝肩附近山体位移变化率增大,裂缝进一步发展,断层的相对位移变化率明显增加;当超载到8.0倍设计荷载时,坝体和基础整体破坏较严重。     

水下爆炸引起的混凝土坝危险性估计

由于水下爆炸强冲击作用,混凝土大坝将会产生一定程度的破坏。本文用经验公式计算了大计量炸药水下爆炸时作用在坝体上的冲击波压强,用ANSYS软件模拟了大坝作为弹性体在冲击波作用下的应力和应变场。从计算结果判断坝体在所有高程将可能贯穿性断裂。本文还对断裂后坝体运动作了定量估计。     

Seismic failure modes and seismic safety of Hardfill dam

Based on microscopic damage theory and the finite element method, and using the Weibull distribution to characterize the random distribution of the mechanical properties of materials, the seismic response of a typical Hardfill dam was analyzed through numerical simulation during the earthquakes with intensities of 8 degrees and even greater. The seismic failure modes and failure mechanism of the dam were explored as well. Numerical results show that the Hardfill dam remains at a low stress level and undamaged or slightly damaged during an earthquake with an intensity of 8 degrees. During overload earthquakes, tensile cracks occur at the dam surfaces and extend to inside the dam body, and the upstream dam body experiences more serious damage than the downstream dam body. Therefore, under the seismic conditions, the failure pattern of the Hardfill dam is the tensile fracture of the upstream regions and the dam toe. Compared with traditional gravity dams, Hardfill dams have better seismic performance and greater seismic safety.     

高拱坝地震损伤破坏的数值模拟

本文在假设混凝土宏观均质的基础上考虑细观不均匀性的影响,采用带残余强度的双折线损伤演化模型和带幂函数下降段的损伤演化模型,结合带拉伸截断的摩尔-库仑破坏准则,探讨了高拱坝在地震作用下的裂缝扩展和破坏形态.某即将兴建的拱坝的计算结果表明,混凝土大坝破坏主要由拉应力引起,开裂从坝顶中部开始,裂纹主要出现在坝体上部,其余部位基本保持完好.计算结果得出的最终破坏形态与模型试验基本一致.     

高坝大库上游库区爆破水力冲击危险性分析

高坝大库上游库区内水下爆炸作用于混凝土高坝上游将产生强烈冲击波,同时将影响坝体的稳定甚至造成溃坝。本文利用极限平衡状态法,定量分析了在上游库区水下爆炸作用下坝体的受力情况,并结合重力坝实例估算出坝体抵抗破坏的极限承载力,进而利用微分法优化了坝前冲击波的受力计算方法。研究结果表明：本文提出的计算方法能够较真实地反映坝前爆炸作用于混凝土高坝的受力情况。     

重力坝坝体开孔对大坝抗震性能的影响

重力坝实际震损多出现在坝体中上部,坝身孔洞也常布置于此,地震作用下坝头孔洞附近成为抗震安全的薄弱部位。以某待建水电站碾压混凝土重力坝厂房坝段为例,基于ADINA有限元软件建立考虑坝体-地基-库水相互作用的三维有限元动力计算模型,研究了在强震作用下考虑大坝开孔与否对坝体自振特性、坝体位移、主拉应力和裂缝开展情况的影响。结果表明,考虑坝体开孔对大坝整体刚度影响不大,但对局部应力影响显著,抗震设计须重视坝体实际开孔情况,采取加强配筋和提高混凝土标号等措施。研究成果可为同类工程抗震设计提供参考。     

地下厂房在峡谷高坝水电站枢纽布置中的优势

根据近年来在峡谷地区建混凝土高坝时越来越多地采用地下厂房后事实，从施工导流、泄洪消能、泄洪雨雾影响、碾压混凝土快速筑坝、地下厂房施工水平提高及缩短建设周期、节省工程投资等方面，用大量的工程实例，论证了地下厂房相对于坝后厂房布置的优越性。     

混凝土大坝的抗震安全评价

本文论证了混凝土大坝重点是高拱坝的抗震安全评价的实践与发展现状。现有的评价准则主要依据混凝土的强度，特别是抗拉强度来判断大坝的安全性。大坝的应力计算则以弹性动力分析为基础。各国规范关于地震设防水平和大坝的容许拉应力数值有很大差别，表明认识上的不一致。事实上，由于各坝坝高、坝型、地形、地质条件不同，地震时坝身中某一部分产生的最大拉应力不足以全面反映大坝的抗震安全性。混凝土的动态强度是大坝抗震安全评价中的一个薄弱环节。大坝抗震设计中目前只依据Raphael进行的局部加载速率的试验结果选取混凝土的动强度。实际上，地震作用下，不同的坝不同部位的应变速率是不相同的，而且混凝土的动强度还和应变历史、初始静抗压强度、含水量以及尺寸效应等许多因素有关，有待作深入研究。在以上分析基础上，文中建议了混凝土大坝抗震安全评价的合理方法以及进一步的研究方向。     

拱坝的弹塑性局部化分析

本文根据Ottosen的弹塑性材料发生应变局部化时的临界局部化方向和相应的临界硬化模量的解析解，编制了弹塑性局部化分析的有限元程序。对平面应变混凝土压板进行了局部化分析，得到其不同位移荷载步下的局部化区的形成过程和最终破坏模式。对两个拱坝进行弹塑性局部化分析，得到它们在不同超载情况下的破坏区，并对二者的破坏形式进行了比较。结果表明拱坝的局部化最先出现在下游坝踵和上游坝趾，但其最终破坏形态与坝体型有关。