基于子模型法的面板堆石坝三维应力变形分析

基于三维有限元非线性方法,考虑某高面板堆石坝面板分期施工浇筑的特点,建立精细模拟面板特性的子模型,用有厚度的接触面单元模拟坝体与面板的接触面,设置相应的连接单元模拟面板缝的相互作用,分析了该面板堆石坝在施工期和蓄水期坝体和面板的应力变形,并与类似坝高的面板堆石坝的计算或监测结果进行比较。结果表明:在施工期和蓄水期坝体的最大沉降值约为坝高的1%,位于次堆石区;面板应力以压应力为主,拉应力主要集中在面板与周边山体连接处;周边缝的最大错动剪切变形、最大张拉变形及最大沉降剪切变形均未超过30 mm。     

基于子模型法的混凝土面板堆石坝应力变形数值分析

采用非线性有限单元法,并基于邓肯-张(E-B)非线性本构模型,考虑面板堆石坝填筑施工与蓄水过程,利用中点增量法对苗家坝面板堆石坝进行了三维有限元数值仿真分析,得到了坝体施工期和蓄水期坝体的应力变形分布规律,从坝体结构意义上判断,堆石坝体工作是可靠的;同时,为了获得面板及其接缝应力变形更为精确可靠的结果,采用发展的三维子模型方法,而面板与垫层区之间的特殊边界用耦合的薄层单元进行模拟.工程算例的计算结果表明:面板应力和变形规律正常,较大拉应力分布范围局限在铺盖保护区以内,面板竖缝和周边缝变形值不大,面板的安全性是比较有保障的.同时,进一步证明了用耦合的薄层单元模型模拟接触面的子模型法在面板应力变形计算中具有一定的可行性和可靠性.     

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。     

泗南江水电站混凝土面板坝三维有限元分析

泗南江水电站大坝为混凝土面板堆石坝。采用Duncan E-B非线性模型对坝体进行三维有限元应力应变分析,并考虑了混凝土面板与垫层料之间的接触面特性。通过分析,得出竣工期和蓄水期坝体的应力变形,以及蓄水期混凝土面板的应力、变形和面板周边缝及垂直缝的变形。依据计算结果分析评价了混凝土面板堆石坝的应力变形性状。评价结果表明,泗南江水电站混凝土面板坝的设计是合理的。     

堆石坝面板应力应变和周边缝变形特性研究

面板和周边缝是面板堆石坝的重要防渗结构,对大坝安全和正常运行起着关键性作用。通过蓄水期、运行期面板应力应变和周边缝变形观测资料分析,可以对混凝土面板和周边缝工作性态进行评价,对坝体稳定和防渗性能进行评估。分析结果表明,水压力作用下堆石坝面板主要承受压应力,坝肩部位局部受拉,周边缝变形以沉降为主,与水位变化关系较明显。     

纳子峡面板沙砾石坝应力变形三维有限元分析

采用三维非线性有限元法建立纳子峡水电站面板砂砾石坝的三维有限元分析模型,对大坝填筑施工过程和水库蓄水过程进行仿真研究,计算分析施工期和蓄水期大坝、面板及周边缝的变形特性.计算结果表明:施工期和蓄水期坝体的最大沉降分别为0.74 m和0.76 m,占最大坝高的0.61%和0.63%;第一主应力最大值分别为2 321 kPa和2 478 kPa,第三主应力最大值分别为588 kPa和626 kPa,应力水平在0.3-0.85之间;周边缝和面板缝法向拉伸变形最大值分别为29 nun和34 mm,垂直剪切变形最大值分别为25 mm和0,顺缝剪切变形分别为27 nun和29mm.从静力分析结果看,纳子峡面板坝的设计方案是合理的.     

花坪河面板堆石坝应力变形分析

采用三维有限元分析方法,利用通用有限元软件ADINA建立花坪河面板堆石坝三维有限元模型,分析了蓄水期坝体及面板各部分应力、位移分布,同时考察了面板接缝之间的变形特性。计算结果表明:坝体全部处于受压状态,下游坝坡附近存在低压应力区;面板中部主要为受压状态,在两岸岸坡附近为受拉状态;面板发生张拉变形的垂直缝主要集中在两岸,周边缝变形全部为张拉变形。     

鱼跳混凝土面板堆石坝三维静力应力变形分析

采用邓肯模型对鱼跳面板堆石坝进行了三维有限元分析,研究软岩填筑层对坝体工作性能的影响,计算了混凝土面板与岩石填筑层的位移和应力及周边缝变形。结果表明:由于受到下游软岩填筑区的影响,坝体最大横断面最大沉降略偏向下游,总沉降量约为坝高的1%。面板周边缝位移的绝对值一般都小于2cm,周边缝的止水设计需注意选择合理的止水形式和填缝材料。由于坝址河谷狭窄,受岸坡约束,三维效应对坝体的应力变形影响较明显,计算结果与原型观测数值相一致。     

毛藏寺电站混凝面板堆石坝三维有限元分析

依托毛藏寺水电站工程,建立三维有限元模型,采用Duncan E-B非线性本构模型对毛藏寺蓄能电站混凝土面板堆石坝设计方案进行了三维静力有限元应力、变形计算分析。结果表明:坝体的应力和变形基本上处于合理的范围之中,尽管坝体整体变形量级不大,但坝体的变形分布受局部地形影响较大。顺坝轴线和顺坝坡方向最大应力均出现在面板中部。受岸坡地形和趾板的约束作用,面板周边存在局部拉应力区,拉应力数值不高。总体而言,蓄水期面板应力状态正常。     

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.     

《混凝土面板堆石坝设计规范》探析

通过对比分析DL5016-93《混凝土面板堆石坝设计导则》和SL228-98,SL228-2013,DL/T5016-2011《混凝土面板堆石坝设计规范》,在放空洞、填筑料及其填筑标准和防治混凝土面板破损等规定的变化,探讨对混凝土面板堆石坝特性认识的不断深化。     

寒冷地区面板堆石坝面板顶部止水研究

针对寒冷地区面板堆石坝面板顶部止水遭破坏情况，对破坏机理进行了分析。通过室内试验及现场试验，提出了适合寒冷地区的面板顶部止水结构和止水材料，成功地解决了莲花面板石坝面板止水缝表面防护问题，并为混凝土面板坝的面板顶部止水设计及巳建的面板顶部止水破坏修补提供参考。     

拉哇高面板堆石坝极限抗震能力分析

拉哇面板堆石坝位于金沙江上游基本烈度达Ⅷ度的强震区,为评价其极限抗震能力,采用堆石体地震残余变形、坝坡动力稳定、面板应力以及面板脱空等指标,研究了规范反应谱、坝址一致概率反应谱以及设定地震反应谱等不同反应谱在不同峰值加速度下大坝的地震动反应。结果表明:在同一反应谱下随着峰值加速度的提高,大坝的动力反应逐渐增大;不同反应谱在相同峰值加速度下大坝的动力反应呈现较大差异。一致概率反应谱条件下大坝的加速度反应、面板脱空量、堆石体残余变形和下游坝坡的滑动都明显大于规范谱和设定地震谱;设定地震谱下的大坝动力反应则略高于规范反应谱。结合反应谱的生成方式,宜选取设定地震反应谱对拉哇面板堆石坝的极限抗震能力进行评价。计算得到拉哇面板坝的极限抗震能力在0.55g~0.6g。     

九甸峡混凝土面板堆石坝挤压边墙施工有限元仿真分析

九甸峡水利枢纽坝址河谷左岸陡峭,局部存在倒坡,右岸发育侵蚀堆积阶地,河床覆盖层最大厚度54~56 m,地形地质条件极为复杂。混凝土面板堆石坝最大高度136.5 m,采用挤压边墙施工方法。采用三维非线性有限元法,对挤压边墙和坝体填筑施工过程进行仿真模拟,分析和比较该坝的应力和变形规律。获得了该坝应力和变形的主要特征值,并分析了挤压边墙施工对面板和堆石体应力和变形的影响,指出挤压边墙施工可以改善面板的应力和变形,其设计施工方案是合理的。所得结论可供类似工程参考。     

福建金造桥混凝土面板堆石坝应力变形计算分析

本文采用非线性有限元分析方法,对福建金造桥水电站面板堆石坝的应力变形特性进行了分析研究。文中给出了坝体及面板在施工期和蓄水期的应力、位移分布。计算结果表明:坝体总体变形较小,岸坡约束作用不明显,面板大部分区域在蓄水期沿坝轴线方向和坝坡方向呈双向受压状态,岸坡部分的面板沿坝轴线方向受拉,面板顶部和底部沿坝坡方向受拉。本文提供的计算分析结果除可以为金造桥工程设计、施工提供依据外,对其它类似工程也具有一定的参考价值。     

寒冷地区混凝土面板堆石坝垫层的设计

对于寒冷地区的钢筋混凝土面板堆石坝，应根据水库运行特征分区考虑垫层的设计．冬季水位以上区域重点考虑防冻涨问题；水位以下区域考虑垫层的基础及防渗两种功能协调共同发挥作用的问题．对于寒冷地区，垫层宽度的选择是造价、可靠性和施工进度要求的综合考虑结果．施工方法也是设计寒冷地区面板坝时必须考虑的主要因素之一．     

库水位升降变化对关门山水库大坝应力和面板脱空的影响分析

面板脱空是造成混凝土面板堆石坝面板裂缝的重要原因,会对面板乃至大坝的安全稳定造成不利影响。文章以关门山水库大坝为例,利用数值模拟方法研究了库水位升降变化对面板脱空的影响。结果显示,库水位的循环升降作用,会加剧大坝混凝土面板的脱空现象,对面板乃至大坝的安全稳定运行造成不利影响,需要在设计和运行中采取有针对性的措施,保证大坝的安全稳定运行。     

Reservoir water effects on earthquake performance evaluation of Torul Concrete-Faced Rockfill Dam

This study presents earthquake performance analysis of the Torul Concrete-Faced Rockfill (CFR) Dam with two-dimensional dam-soil and dam-soil-reservoir finite element models. The Lagrangian approach was used with fluid elements to model impounded water. The interface elements were used to simulate the slippage between the concrete face slab and the rockfill. The horizontal component of the 1992 Erzincan earthquake, with a peak ground acceleration of 0.515g, was considered in time-history analysis. The Drucker-Prager model was preferred in nonlinear analysis of the concrete slab, rockfill and foundation soil. The maximum principal stresses and the maximum displacements in two opposite directions were compared by the height of the concrete slab according to linear time-history analysis to reveal the effect of reservoir water. The changes of critical displacements and principal stresses with time are also shown in this paper. According to linear and nonlinear time-history analysis, the effect of the reservoir water on the earthquake performance of the Torul CFR Dam was investigated and the possible damage situation was examined. The results show that the hydrodynamic pressure of reservoir water leads to an increase in the maximum displacements and principal stresses of the dam and reduces the earthquake performance of the dam. Although the linear time-history analysis demonstrates that the earthquake causes a momentous damage to the concrete slab of the Torul CFR Dam, the nonlinear time-history analysis shows that no evident damage occurs in either reservoir case.     

成屏混凝土面板堆石坝的监测、运行和维护

成屏混凝土面板堆石坝是国内首批兴建的混凝土面板堆石坝之一,已安全运行13a,积累了一定的运行管理经验。本文主要介绍了成屏面板坝的监测、运行、维护情况,并对在运行过程中所遇到的一些问题进行了分析。可供同类型坝的施工和运行管理参考。