土工袋双轴压缩的离散元数值模拟

鉴于土工袋材料介质不连续性的特点,采用离散元法模拟土工袋双轴压缩试验,从细观角度分析土工袋的力学特性。通过蒙特卡洛随机算法生成一定颗粒级配的土颗粒样本,计算时土颗粒间采用弹簧-阻尼器-滑块接触模型,袋子颗粒间采用皮筋-阻尼器接触模型。计算结果表明:土工袋的极限强度远大于无袋子土体的极限强度,土工袋破坏时的总体变形远大于无袋子土体破坏时的总体变形,且袋子颗粒间的张力呈非均匀分布;土工袋应力-应变的数值模拟结果与理论推导公式计算值吻合较好;竖向外力作用下,土工袋内部颗粒间力链由环状均匀分布向大主应力方向发展,颗粒位移呈对称性向两侧扩散,且袋子破坏是土工袋达到极限强度的直接原因。     

洪屏抽水蓄能电站渗控效果数值模拟与评价

为合理评价洪屏抽水蓄能电站渗控效果,本文在建立库盆和地下厂房整体模型的基础上,提出一种以排水孔二次剖分技术和修正的结点虚流量法相结合的分析方法。该方法以排水孔二次剖分技术实现对排水孔等复杂渗控措施的模拟、以量化已知结点对过渡单元虚域部分的流量贡献来实现出渗点的精确求解、以逐步放宽过渡区范围实现对渗流自由面的准确定位,较为便捷地解决了含复杂渗控措施的渗流问题。同时,探讨地下水边界条件的添加方式,对类似工程的渗控优化具有指导意义。     

大角度折线型高面板堆石坝三维数值模拟分析及应用

对大角度折线型高混凝土面板堆石坝进行系统的研究,探索其受力变形规律,有利于进一步提高混凝土面板堆石坝的筑坝技术,同时拓宽混凝土面板堆石坝的应用范围。以某拟建工程为例,采用三维非线性有限单元法,建立折线型面板堆石坝的数值模型,分析其坝体及面板的应力、应变变化规律,研究折线型坝体结构与面板结构缝变形之间的非线性关系。研究结果表明:采用三维非线性有限单元法进行折线型混凝土面板堆石坝整体性能研究是可行的;折角两侧的坝体沿坝轴线方向具有向折点部位偏移的趋势;在坝体变形的带动下,两侧面板的水平向拉应力和结构缝张开变形增大;重点提高堆石体力学性能,以及利用转角布置的灵活性优化整个大坝的布置条件,可有效地提高折线型面板堆石坝运行的安全性。     

一个基于细观结构的粗粒料弹塑性本构模型

针对粗粒料的剪胀特性和强度非线性,在经典弹塑性理论框架内,建立了一个基于细观结构的粗粒料弹塑性本构模型。模型采用基于颗粒材料细观结构变化推导得到的屈服函数,在此基础上由非相关联流动法则得到的剪胀方程,结合粗粒料典型的三轴压缩试验结果,引入一种无黏性土的压缩模式,构造了能够统一描述粗粒料剪胀、剪缩特性的硬化参数。阐述了由常规三轴试验和等向压缩试验确定模型全部7个参数的方法。对3种粗粒料三轴压缩试验结果进行了预测,预测结果与试验结果吻合良好,说明模型能够合理地反映粗粒料的应力变形特性。     

附加质量法在土石混合料密度检测中的适用性研究

附加质量法已经在多座土石坝工程的不同筑坝料密度检测中得到了应用，随着近年来水利水电工程的发展，宽级配高细粒含量的土石混合料也逐渐被应用在坝体填筑中，而附加质量法在土石混合料中的适用研究开展的仍较少。依托某抽水蓄能电站工程，对不同风化玢岩含量的混合填筑料开展了附加质量法试验和坑测密度试验，并对附加质量法密度求解的准确性进行了讨论和分析。经过研究发现：附加质量法在玢岩含量较低的试料中表现良好，但随着混合料玢岩比例的提高，试料的实测干密度以及附加质量法测得的频率和刚度均表现出一定的随机性，部分测点结果的合理性较差，需要开展ω^-2-Δm相关性分析来验证测点结果合理性才能取得准确的密度结果。     

土石坝心墙掺砾土的渗透特性冻融演化规律试验研究

高土石坝普遍采用掺砾黏土作为心墙区的压实填筑材料,而高寒区土石坝心墙在施工过程中面临严峻的冻融问题.对经历冻融作用后的压实掺砾黏土料开展一系列三轴渗透试验,研究冻融条件下其渗透特性的演化规律.试验结果表明:冻融作用后,掺砾黏土的渗透系数较未冻融时增大,且增加程度受冻融次数、围压、掺砾量和初始含水率等因素影响.随着冻融次...     

混凝土面板堆石坝跨尺度有限单元模拟技术的开发与应用

混凝土面板的薄板结构特性以及计算成本的控制需要，导致面板模拟精度相比面板复杂的工作条件、结构重要性而言过于粗糙，严重影响数值模拟计算的可靠性。【目的】为了实现面板的精细化模拟，【方法】通过在面板堆石坝的有限元计算中引入六面体任意节点单元，开发了一种混凝土面板堆石坝跨尺度有限元模拟技术，采用该技术对某面板堆石坝进行数值模拟，并与常规有限元模拟结果进行对比。【结果】结果显示，采用跨尺度精细化模拟技术，面板拉、压应力均有显著增大趋势，其中水平向压应力和顺坡向拉、压应力的增幅分别达到10%、40%和70%左右，两岸局部水平向拉应力甚至出现8倍以上增幅；沿面板厚度方向应力、变形也显示出压应力向表层发展、拉应力及结构缝张开度向底部发展的现象，尤其是顺坡向拉应力，表层、底层拉应力比值超过2.0;计算结果与面板堆石坝实际运行表现相互吻合。【结论】对比研究表明，跨尺度模拟技术不仅可以精细地反映单块面板的应力变化、接缝位移变化，而且可以反映面板变形与应力沿厚度方向的变化规律，为复杂面板堆石坝结构设计提供了更加可靠的依据。该技术计算效率、模拟精度高，具有很大的推广应用价值。