新型混凝土-堆石混合坝的基本力学特性

吸收堆石坝和混凝土重力坝的优点并克服其缺点,提出了一种新型的混凝土-堆石混合坝技术,该坝型的特点是：坝体由上游带支墩的混凝土墙和下游堆石体组合而成,支墩设在混凝土墙后并以一定距离分布,混凝土墙和堆石体之间设置垫层和过渡层。以某心墙堆石坝工程为对象建立了混合坝数值模型,分析混合坝在竣工和蓄水工况下的坝体应力和变形特征,并与原心墙堆石坝工程性状进行对比分析。研究表明：混凝土墙后土压力呈非线性分布;混凝土墙受力以压弯为主,最大拉应力出现在墙踵处;支墩受力以弯剪为主,最大拉应力出现在支墩与混凝土墙连接处;堆石体整体应力水平比心墙堆石坝降低,安全性有较大幅度提高。技术经济分析比较表明,与心墙堆石坝相比,混合坝具有安全稳定、保护环境、节约材料等优点。     

观音岩水坝地震动力分析

将有厚度接触摩擦单元引入具有观音岩混合坝接头的堆石体与混凝土坝段之间的接触面进行力学模拟.在堆石及心墙料的静力本构关系上采用Ducan双曲线E-B模型模拟堆石坝的实际填筑施工和水库蓄水过程,并采用非线性动力分析方法对大坝连接坝段进行三维地震动力分析,揭示了插入式接头坝段采用在竣工期和运行期的接触面的应力情况和脱开情况.对心墙料与混凝土的接触面采用动力接触薄层单元进行模拟,真实地反映了地震过程中接触面的剪切及开合变形情况.根据动力分析成果,对大坝软接头的抗震性能及抗震安全性进行评价.     

低温条件下心墙沥青混凝土蠕变特性试验

依托西部某沥青混凝土心墙坝工程,分别开展了5℃、10℃、15℃低温条件下的沥青混凝土心墙材料三轴蠕变特性试验。[JP2]试验结果表明：在双对数坐标系下,剪切蠕变与时间满足较好的线性关系,且其斜率受偏应力影响较小,但随着温度的升高斜率呈指数减小;剪切蠕变随着偏应力增大而增大,两者之间呈非线性关系,温度越高,非线性越明显;随着温度的升高,蠕变量增大,蠕变速率加快,且偏应力越大,产生的蠕变增量越大;体积蠕变取决于偏应力的大小,偏应力较小时,表现为压缩,偏应力较大时,表现为膨胀,且膨胀量明显大于压缩量;围压对蠕变的影响同样与偏应力有关,当偏应力较小时,围压对蠕变的影响较小,随着偏应力的增大,围压增大对蠕变有较为明显的抑制作用。[JP]     

堆石混凝土高拱坝施工期温度应力仿真分析

为研究堆石混凝土高拱坝施工期温度场和应力场的分布特点,并探究堆石混凝土在高拱坝上的适用性,本文运用数值仿真及顺序耦合法,综合考虑堆石混凝土弹模变化、堆石混凝土入仓温度、环境气候变化等因素,对不同温控措施的堆石混凝土高拱坝进行施工期全过程仿真计算。对比分析不同温控措施下高拱坝施工期的温度场和应力场,结果表明：不同温控工况下,坝体温度场和应力场的分布规律基本一致,施工期温度应力与混凝土入仓温度相关,运行期坝体应力随环境气温变化;应力线性化后最大拉应力分别为1.68 MPa、1.60 MPa、1.48 MPa。因此,堆石混凝土运用于高拱坝时,在分缝浇筑的情况下,仅需采取简单温控措施即可满足温度防裂要求。     

沥青混凝土心墙连续多层碾压施工与质量控制

高温环境下心墙沥青混凝土连续多层摊铺碾压时,基层沥青混凝土降温缓慢,严重影响施工连续性。为论证心墙连续多层碾压施工的可行性,结合乔拉布拉水库沥青混凝土心墙施工现场碾压试验,研究了心墙连续摊铺碾压后的密实度和侧胀变形规律。结果表明：基层沥青混凝土温度降至100℃时,连续摊铺碾压的沥青混凝土孔隙率可控制在3%以内;心墙连续摊铺碾压表现出一定的侧胀变形,基层沥青混凝土温度越高,上层碾压时对基层沥青混凝土再压缩产生的二次侧胀越明显,将基层沥青混凝土温度控制在100℃以下,连续三层摊铺碾压侧胀率并无明显增大。     

覆盖层厚度对浇筑式沥青混凝土心墙坝动力性能的影响

针对某浇筑式沥青混凝土心墙堆石坝进行动力有限元分析,研究了覆盖层厚度对心墙坝动力计算结果的影响规律.结果表明,随着覆盖层厚度的增加,坝顶竖向、坝轴向和顺河向最大绝对加速度均表现为减小趋势;在覆盖层厚度为20 m时,坝顶顺河向绝对加速度为5.82 m/s~2;当覆盖层增加到60 m和100 m,坝顶绝对加速度分别减小到5.14 m/s~2和4.83 m/s~2.覆盖层厚度的增加,坝体的竖向、坝轴向和顺河向的最大动位移均呈逐渐增大趋势;在覆盖层厚度为20、60、100 m时,坝体顺河向最大位移分别为6.48、9.65、15.54 cm.增加覆盖层厚度对浇筑式沥青心墙的主拉、压应力的影响较小;在确定覆盖层厚度情况下,随着沥青心墙高度的增加,心墙的主拉、压应力逐渐减小.     

冶勒堆石坝沥青混凝土心墙型式及尺寸研究

对拟建在深厚覆盖层上的冶勒沥青混凝土心墙堆石坝进行了非线性有限元分析,研究了折线形与直线形心墙型式及直线形心墙型式不同底部尺寸对防渗体系应力状态和工作性态的影响。结果表明：直线形心墙由蓄水引起的坝体垂直位移变化大于折线形心墙,相应蓄水后心墙与基础接触面上的法向应力也稍大,从接触面防渗及施工方便的角度考虑,以采用直线形心墙为宜;直线形心墙底部宽度在０．９￣１．２ｍ之间变化时,心墙、防渗墙及两者结合部     

堆石坝沥青混凝土心墙与防渗墙接头型式研究

运用非线性有限单元法，对深厚覆盖层上沥青混凝土心墙堆石坝进行了数学模型分析.针对防渗体中沥青混凝土心墙与地基混凝土防渗墙的连接方式，深入研究了多种可能接头型式的应力应变和工作性态，提出较合理的沥青混凝土心墙与混凝土防渗墙接头型式.     

两河口心墙堆石坝应力变形及参数敏感性三维有限元分析

采用Duncan-Chang的E-ν非线性弹性模型对两河口心墙堆石坝进行了三维有限元应力变形计算,分析了堆石坝在填筑期及蓄水期的应力应变特性.在此基础上,研究了坝体下游次堆石分区范围变化及其部分模型参数变化、心墙底部高塑性土厚度变化及其部分参数变化对坝体应力变形、心墙拱效应和抗水力劈裂能力的影响,进一步认识了心墙堆石坝的应力应变特性.     

两河口心墙堆石坝应力变形及参数敏感性

采用Duncan-Chang的E-ν非线性弹性模型对两河口心墙堆石坝进行了三维有限元应力变形计算, 分析了堆石坝在填筑期及蓄水期的应力应变特性. 在此基础上, 研究了坝体下游次堆石分区范围变化及其部分模型参数变化、 心墙底部高塑性土厚度变化及其部分参数变化对坝体应力变形、 心墙拱效应和抗水力劈裂能力的影响, 进一步认识了心墙堆石坝的应力应变特性.     

宜兴抽水蓄能电站上库主坝重力挡墙位移影响因素分析

利用宜兴抽水蓄能电站上库主坝重力挡墙的位移观测资料,初步分析了挡墙位移变化规律及其影响因素;基于温度应力计算原理,采用沈珠江流变模型和改进的湿化模型(Cw Dw)对坝体和挡墙应力变形进行数值模拟。结果表明：墙后坝体堆石流变、湿化以及环境温度变化是影响运行期挡墙位移的主要因素;坝体运行初期挡墙往上游侧偏移,这主要与墙后堆石体偏应力流变量相对较大有关;降雨入渗造成堆石湿化变形,导致挡墙往坝体下游侧的水平位移显著增大;挡墙位移的周期性变化与环境温度相关;墙顶位移、墙后土压力的监测值和计算值基本一致,证明了该数值计算方法的有效性。     

沥青混凝土心墙坝三维有限元静动力分析

针对沥青混凝土心墙均质坝,运用非线性三维有限元法进行静动力分析.对大坝填筑与蓄水阶段分别进行模拟,并计算了沥青混凝土心墙坝动力响应,分析了坝高、动剪切模量、地震峰值加速度及地震波对心墙最大动剪应变的影响,总结了心墙应力与变形、动剪应变分布规律.结果表明:静力状态下,尤其是满蓄期,应重点关注心墙坝肩处、顶部和底部区域,且高心墙处于更不利的应力与变形状态.地震作用下,动剪应变最大值发生在河谷中央心墙顶部区域,但动剪应变幅值较小,一般不超过0.5%.     

接缝止水失效情况下湿化对面板堆石坝应力变形的影响分析

基于改进的湿化变形计算模型,采用邓肯-张的E-B模型模拟大坝的堆石体,对接缝止水失效情况下堆石体湿化变形对混凝土面板应力和变形的影响进行了研究。研究结果表明,由于堆石料的湿化变形影响,使得坝体整体沉降增加并发生向下游的水平位移,同时使得面板的挠度增大,且面板的压应力增量比较大,对面板的应力变形产生不利影响。因此,对坝体先期进行浸水,使主要的湿化变形在面板浇筑前发生,可以改善面板的应力变形状态。所得结果适用于类似工程的设计和施工。     

沥青混凝土心墙堆石坝施工仿真建模与可视化分析

沥青混凝土心墙堆石坝施工仿真通过计算机模拟来研究和分析坝体的复杂施工过程,为工程设计和施工管理提供了有效的工具.文中对沥青混凝土心墙堆石坝施工系统进行了分解协调,阐述了沥青混凝土心墙堆石坝施工仿真的基本原理;在综合考虑施工过程中的复杂约束条件下,建立了沥青混凝土心墙堆石坝施工动态仿真的数学逻辑关系模型;基于Unity3D引擎,研发出网络环境下沥青混凝土心墙堆石坝施工过程的三维可视化分析系统.研究成果在某工程实例中进行了具体应用,成果验证了该仿真模型的有效性和技术方法的先进性.     

基于四维温度场理论的大体积混凝土数值分析

为了分析探讨大体积混凝土在浇筑养护的过程中温度应力的分布规律,温度应力主要是由于水泥水化反应放出大量的热量和边界条件的约束而导致的,基于四维温度场理论,根据实际施工过程中温度测点和温控方案,建立较为合理的有限元分析模型,通过考虑混凝土的实际力学性能非线性增长的特性,分析大体积混凝土在施工过程的温度变化过程、温度场分布及应力分布情况,发现数值分析结果与规范吻合较好,其结果可为类似的大体积混凝土工程提供借鉴参考.     

深厚覆盖层塑性混凝土心墙坝应力变形特性研究

云南省某土石坝采用塑性混凝土心墙作为坝体防渗结构,该坝坝址处覆盖层较厚,且左右岸的覆盖层厚度分布不均匀.在该覆盖层较厚的软弱地基上筑坝,心墙易产生不均匀变形,严重时会导致墙体产生裂缝,降低坝体防渗效果.基于此,本文采用三维非线性有限元法计算分析了坝体和心墙在竣工期和运行期的应力变形特性,并研究了不同覆盖层厚度对其应力变形的影响.计算结果表明:在深厚覆盖层上筑坝会导致坝体沉降量偏大,约占坝高的1.37%,且坝体与心墙会产生明显不均匀变形;在竣工期和运行期,坝体和心墙内基本处于受压状态,局部存在拉应力区,但拉应力较小,小于土体和塑性混凝土的抗拉强度;覆盖层越厚,坝体和心墙的变形越大,但覆盖层厚度对坝体和心墙的应力影响不大;经验证,该坝心墙发生挠曲破坏、拉剪破坏和水力劈裂的可能性较小,防渗系统具有足够的安全性.据此,建议设计与施工时,可以考虑对坝基覆盖层进行固结灌浆,以减小坝体和心墙的沉降以及不均匀变形.     

浅谈沥青混凝土防渗心墙的振捣施工

振捣式沥青混凝土它作为土石坝的防渗体,是一种全新的沥青混凝土结构型式,具有结构简单、施工方便、防渗性能安全可靠等优点,广泛适用于大、中、小型水利水电工程的土石坝建设。它既可以像浇筑式沥青混凝土防渗心墙那样砌墙、立模或滑模浇注、振捣密实,也可以像碾压式沥青混凝土那样采用机械化程度较高的铺料机械铺注、振捣密实,而且施工时还不受环境气温条件的影响,在水利工程中具有广泛的推广价值。     

心墙沥青混凝土孔隙率影响因素试验研究

孔隙率为心墙沥青混凝土重要技术控制指标，其影响因素研究对沥青混凝土质量控制具有重要意义。在击实次数相同情况下，采用控制变量的方法，系统研究4种级配指数、4种沥青含量、4种填料含量条件下标准马歇尔试件孔隙率的变化规律。结果表明，沥青混凝土孔隙率随级配指数的增大而减小；随沥青含量的增大，呈先增大后减小趋势，沥青含量转折点为6.8%;随填料含量的增大，呈先减小后增大趋势，填料含量转折点为12%。灰色关联分析结果表明，级配指数对孔隙率的影响最大，填料含量次之，沥青含量最弱，且级配指数和填料含量对孔隙率的影响较大。研究结果可为目标孔隙率下心墙沥青混凝土配合比设计提供参考。     

粗集料压碎值对沥青混凝土抗渗性能的影响

抗渗性能是碾压式沥青混凝土面板和心墙沥青混凝土首要的技术性能.着重研究了粗集料压碎后对混凝土抗渗性能的影响.首先,选择了3种压碎值不同的石灰岩粗集料,并在规范建议的级配范围内确定了沥青混凝土的级配和沥青用量;其次,采用与现场混凝土碾压成型较接近的振动碾压工艺成型长方体板状沥青混凝土试件;然后,取芯切割成圆柱体试件,进行渗透试验.结果表明,粗集料压碎值与沥青混凝土渗透系数之间呈指数关系,渗透系数随着压碎值增大而迅速增大;要满足碾压式沥青混凝土心墙沥青混凝土渗透系数的要求,粗集料压碎值就必须小于25%.研究成果为规范的修订提供了有益的参考.     

基于季节时温的沥青路面温荷耦合动力性能分析

为探究大温差地区季节时温变化对沥青路面性能的影响规律,考虑沥青混凝土的时温粘弹性,采用数值模拟方法,针对两种典型沥青路面结构——水泥稳定碎石半刚性基层(结构S1)及级配碎石柔性基层(结构S2)进行了基于季节时温变化的路面结构温荷耦合动力行为与性能分析.结果表明:随轴重增加、动载频率降低、水平推力方向由与行车方向相反变为与行车方向相同以及层间状态恶化,沥青层层底应力总体呈增大趋势,疲劳寿命逐渐降低;路面温度分布的变化对各结构层拉应力的影响表现为夏季显著而冬季不显著,且对于面层层底拉应力,夏季小于冬季,高温时刻小于低温时刻,基层拉应力则表现出相反的变化趋势;虽然结构S1的沥青层在不同时温下的疲劳寿命优于结构S2,但存在随时温改变而急剧波动的不足;相反,结构S2波动小,性能稳定,具有更好的环境适应性.