折线形面板堆石坝的变形与应力分析

论文以贵州王二河面板坝为例，采用有限元非线性分析方法对坝轴线折线布置的面板堆石坝进行了三维仿真分析，探讨了折线形布置方式对堆石坝体和混凝土面板的变形及应力状况的影响规律，为折线布置面板堆石坝工程设计和建设提供了有益的参考。     

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。     

复杂地形对面板坝面板应力和变形的影响分析

某混凝土面板堆石坝坝高144m．河谷地形复杂。采用三维非线性有限元法,建立了坝体和坝基的三维有限元模型．模拟了大坝填筑施工过程和水库蓄水过程．分析了运行期面板的应力变形及周边缝的变位特性,研究了复杂地形条件对该坝面板应力和变形的影响。计算表明：该混凝土面板堆石坝的面板应力受地形的影响较大,与坝体断面几何形态密切相关。左岸次堆石区变形大．面板应力较大,而右岸岩体的支撑作用显著,面板应力较小。右岸陡坡处及左右岸变坡处周边缝的变形较大。     

软岩填筑高面板堆石坝分区及材料设计

通过分析软岩不同利用方案及分区形式对高面板堆石坝力学性状的影响,获取了坝体应力和变形的变化规律。高面板堆石坝下游次堆石区中软岩含量及堆石区几何特征、主堆石体分区形式均影响面板堆石坝的力学性状。提高坝体下游堆石区的强度及刚度,可以提高各堆石区之间的协调变形能力、降低面板变形及应力。提高位于坝轴线处的堆石体承载力,可以有效降低坝体变形及面板应力。为控制高面板堆石坝的坝体变形及应力,坝轴线处坝体下部堆石区宜填筑承载力高的堆石体,下游堆石区中软岩比例不宜超过30%。     

折线型面板坝坝轴线转折处面板连接方式研究

由于坝址处特殊河谷形状等原因,混凝土面板堆石坝的坝轴线往往需要布置成折线,造成混凝土面板不在一个平面上,使得混凝土面板的应力变形性状复杂。坝轴线转折处两侧面板的连接方式是这类面板坝设计需要考虑的问题,不同的连接方式可能对面板的变形和应力产生影响。基于某面板堆石坝工程,采用三维弹塑性有限单元法计算分析了坝轴线转折处采用直接连接和设置连接板连接两种方式对面板应力变形的影响,计算结果显示,不同的连接方式对混凝土面板的应力变形和面板接缝变位的影响不显著。但坝轴线转折处面板设置连接板时,两侧面板间的接缝止水结构比不设置连接板直接连接时简单,所以这类面板坝工程设计时在坝轴线转折处以设置面板连接板为宜。图3幅,表2个。     

贴坡型面板堆石坝三维应力变形分析

某混凝土面板堆石坝建在一段倾斜的不平整基岩上,为了考察该特殊坝基对坝体应力变形是否有不利影响,必须对该坝进行三维有限元分析。采用网格自动生成程序生成了贴坡型面板堆石坝的三维有限元网格,对该面板堆石坝进行了非线性三维静力有限元分析。通过计算得到了坝体和面板的应力变形分布规律,验证了利用此特殊地形不仅能减少开挖量,而且对面板堆石坝应力变形无不利影响,为贴坡型面板堆石坝的设计和施工提供了依据。     

我国峡谷区面板堆石坝建设及研究进展调查

混凝土面板堆石坝是我国当前水利工程建设常用的坝型之一。由于坝体选址的限制,一些面板堆石坝需要修建在狭窄的河谷地区。相较于常见的宽阔河谷,峡谷地区陡峻狭窄的地形增加了坝体变形控制与面板开裂控制的困难,为大坝的建设及正常安全运行带来了诸多挑战。本文总结了当前国内具有代表性的峡谷区面板堆石坝工程建设与相关理论研究的进展,探讨了坝体变形与面板开裂的机理及应对措施,可为相关工程提供参考借鉴。     

水布垭面板堆石坝施工期沉降变形分析

面板坝坝体的沉降和变形影响着混凝土面板的应力和变形,进而影响坝体的安全,高面板坝更是如此.通过对水布垭面板堆石坝在二期面板浇注前的坝体实测沉降结果与计算预测结果以及其它已建高面板坝观测结果比较,得到了高面板堆石坝施工期坝体沉降变形的一般规律.本结论对高面板堆石坝结构设计有参考作用,同时也证明了水布垭面板坝设计理念和施工方法的合理性.     

主、次堆石区分界对面板坝应力变形影响研究

为了更好地研究面板堆石坝主、次堆石区分界线位置对坝体、面板的应力及位移的影响,结合水布垭面板堆石坝的设计资料,通过拟定主、次堆石区分界线分别位于坝轴线上游、下游及坝轴线3种方案,在竣工期(坝体施工完毕)和蓄水期(水库蓄水到正常水位)不同工况条件下,利用ANSYS的二次开发功能进行三维非线性应力应变分析计算,得到了3种方案的坝体应力、面板应力、坝体位移、面板位移及面板垂直缝、周边缝三向位移成果,通过对3种方案的计算成果进行比较分析,确定了主、次堆石区分界线位于坝轴线下游较为合理。     

复杂地形地质条件下覆盖层上面板堆石坝的应力变形研究

通过有限元数值模拟的方法,研究了复杂地质地形条件下覆盖层上面板堆石坝的应力变形特性。研究了地质及地形条件的改善措施,计算分析了防渗墙和面板的应力变形、面板接缝变位以及坝体的变形和应力。研究结果表明,采用合理工程措施后,坝体应力变形规律正常,混凝土防渗墙及混凝土面板的应力在其强度允许范围之内,面板接缝变位在止水结构允许范围内,可满足覆盖层上面板堆石坝安全运行的需要。     

狭窄河谷中的高面板堆石坝长期应力变形计算分析

根据已建面板堆石坝的竣工后沉降变形规律和室内大型三轴流变试验结果,提出了堆石体长期变形流变模型.对建设在狭窄河谷中的九甸峡混凝土面板堆石坝进行了三维应力变形分析,考察了三维效应、堆石体流变等因素对大坝长期应力变形特性的影响.结果表明,狭窄河谷岸坡对坝体存在拱效应,减小坝体应力,同时,由于右岸坡度缓于左岸,右岸侧坝体较左岸侧存在更大的朝向河谷中心的位移.拱效应也阻碍了面板的弯曲和沉降变形,使靠近岸坡的面板接缝拉开和错动,并可能导致河床段面板中上部发生挤压破坏.坝体流变变形增大了面板挤压破坏的可能性.库水推力导致面板在挠曲的同时发生顺岸坡向拉伸,坝体的后期流变变形则可减小或改变面板的拉伸状态.     

面板堆石坝面板开裂机理与防止措施研究

针对面板堆石坝面板在施工过程及蓄水时的实际受力变形特点,对面板的开裂机理进行了深入探讨。通过分析发现,混凝土干缩和温度应力是造成面板早期细小裂缝产生的主要因素,而坝体变形所造成的对面板的剪切挤压力、面板的自重以及施工期反向水压力则是造成面板后期呈规律性开裂的主要因素。为改善面板的受力条件,提高面板的防渗能力,同时方便施工,从材料、结构和施工三个方面提出了防止措施的建议。     

峡谷地区200m级高面板堆石坝筑坝技术研究及应用

针对已建的2座200 m级高面板堆石坝出现的坝体变形大、面板裂缝多、渗漏量偏大等问题,结合洪家渡坝河谷狭窄且不对称的特点,开展了筑坝技术研究,取得了坝体变形控制集成技术、接缝止水新结构和新材料、堆石碾压和检测新工艺3、10 m高陡坝肩窄趾板新结构、安全监测新技术等一系列技术成果。大坝经4年蓄水运行考验,坝体变形小,面板裂缝少,渗漏量不大,应用效果良好。     

胶凝面板堆石坝优化设计

采用非线性数学规划法对胶凝面板堆石坝进行断面优化设计,建立了以大坝的关键几何尺寸为设计变量,以造价为目标函数,以坝体稳定、应力、应力水平及几何尺寸为约束条件的优化设计数学模型,并采用罚函数法求解此优化模型。与原设计方案比较,优化设计方案的堆石方量少、造价低。与普通面板堆石坝相比,胶凝面板堆石坝的优化方案坝坡可以更陡,堆石方量更少、造价更低,且满足应力、稳定的约束条件,得到的断面安全可靠、经济合理。     

马来西亚巴贡混凝土面板堆石坝面板抗挤压破坏措施探讨

随着混凝土面板堆石坝高度的逐渐增加,大坝堆石体的后期变形以及窄河谷内堆石体拱效应对大坝面板的变形和应力的影响愈发显著,致使河床中部的面板混凝土出现了不同程度的挤压破坏现象。分析面板混凝土挤压破坏的原因,并结合马来西亚巴贡混凝土面板堆石坝设计和施工状况,提出了一些预防措施,供大家探讨。     

考虑后期变形影响的高面板堆石坝工作性态

由于面板堆石坝工作条件复杂,受到尾水位升降等干湿循环的影响会产生湿化变形;又由于堆石料处在高坝高应力状态下,会导致由颗粒破碎引起随时间变化的流变变形。认为高坝有限元计算必须考虑这两者引起的后期变形的影响。对某超高混凝土面板堆石坝进行了考虑后期变形与不考后期变形的对比计算,结果表明后期变形较大程度上改变了大坝的变形和应力,对面板变形和应力影响甚大。     

水布垭面板堆石坝流变初步分析

工程实践表明,堆石体的变形除与应力有关外,还与时间有关,即堆石体具有流变性;进行计入时间效应的应力应变分析,将有助于人们更加全面了解面板堆石坝的性态.运用神经网络技术,通过对西北口面板坝的反馈分析获得了堆石体流变参数,并用于水布垭面板坝流变分析.结果表明,用神经网络技术对已建面板坝长期实测资料进行反馈分析是可行的;水布垭流变分析虽然仅是初步的,但其结果是比较合理的.堆石体流变对水布垭面板坝应力变形状态有一定的影响.     

小山水电站混凝土面板堆石坝原型观测设计

混凝土面板堆石是一种新坝型，面板坝的安全监测技术，对工程的安全至关重要。小山水电站混凝土面板堆石坝的观测重点是堆石体、面板与周边缝的变形及渗流量观测。观测项目包括体变形、面板变形、渗流等。文章介绍了各观测项目的设计和仪器设备布置。     

高混凝土面板堆石坝应力变形数值模拟研究

常规计算法方法无法精准反映高面板堆石坝实际受力情况,造成国内外修建的一些高面板堆石坝出现面板挤压破坏和结构性裂缝问题。采用邓肯E-B模型进行高面板堆石坝三维有限元分析计算,结果表明:高混凝土面板堆石坝的应力和沉降量较小,绝大部分荷载是经过垫层和过渡层由主堆区石传入坝轴线以上的地基中,坝壳料具有足够的变形模量及自由排水性能,孔隙率控制是合理。面板堆石坝应力的分布在各堆石区的分界处没有较大突变,坝体填筑分成防渗补强区、垫层区、堆石区各区坝料之间满足力学平稳过渡的要求。因此高面板堆石坝设计是合理的,对类似工程设计具有参考意义。     

钢纤维喷射混凝土作为面板材料的可行性研究

钢纤维混凝土作为一种新型增强材料，以其较好的受力变形特性在水利水电，交通，海岸防护，港口及军事等诸多工程中得到了广泛的应用。针对混凝土面板堆石坝面板的受力变形特点，为改善水布垭面板堆石坝面板的受力条件，提高其防渗能力，同时方便施工，现提出采用钢纤维喷射混凝土作为水布垭面板堆石坝面板材料的新构想，并通过对钢纤维喷射混凝土的物理力学特性及堆石坝面板受力变形进行分析，为钢纤维喷射混凝土在水布垭面板堆石坝面板中的实际应用提出了建议方案。