考虑时变效应的土石坝安全风险综合评价模型

针对土石坝整体安全风险和时变效应问题,以调查资料为基础,分析了土石坝整体安全的主要影响因素.综合运用层次分析法、可靠度计算法和专家评判法,以洪水漫顶、滑坡失稳、渗透变形以及工程管理为基本要素,构建土石坝安全风险评价指标体系.考虑洪水漫顶、滑坡失稳、渗透变形的时变效应,研究了基于时变效应理论的多层次土石坝安全风险综合评价模型.工程实例分析表明,该模型是可行和有效的,可为土石坝除险加固、水电站安全运行提供参考.     

高土石坝建设关键技术问题述评

在总结国内外土石坝建设关键技术问题研究成果的基础上,针对中国西部高土石坝建设特点,着重讨论高应力条件下土石料的试验方法、强度变形特性与本构模型、长期变形特性、动力特性与本构关系以及土与结构接触面力学特性等关键技术问题,并探讨了进一步研究的方向和主要科学问题.     

基于P2PSand模型的水库土石坝坝基地震液化影响分析

为了解决水库土石坝坝基地震液化导致严重坝体变形和边坡失稳等灾害,从而对水库土石坝长效安全运行造成严重威胁的问题,以某水库土石坝为例,利用有限差分软件FLAC3D 7.0及其内置P2PSand模型(practical two-surface plastic sand model),对存在地震液化地基的水库土石坝进行地震动力响应分析。结果表明：地震强度与相对密实度对水库土石坝坝基地震液化趋势影响较大,超孔压比随着地震过程的进行而逐渐增大,增大幅度约为10.46%;随着坝基地震液化程度的提高,坝体变形更明显,并且坝基边坡稳定性劣化。     

基于灰理论的土石坝沉降分析

土石坝沉降主要是时效变形,一般采用回归模型进行分析。针对土石坝沉降的特点,引入了能反映工程动态变化的灰理论模型,介绍了灰理论的基本原理和灰建模的求解过程。结合陆浑水库实测沉降资料进行了分析,结果表明所建立的模型精度高,能反映沉降的最新变化趋势。     

土石坝心墙材料分区优化设计

针对某土石坝工程,考虑对心墙进行分区且各分区采用相同或不同掺砾量的砾质土,对土石坝进行了三维有限元应力应变计算,并对土石坝心墙的土料选用及心墙分区方案进行了优化设计研究.结果表明,土石坝心墙上部应力水平较低,对坝料变形指标和力学指标要求不高,可采用天然黏性土或掺砾较少的砾质土,而其下部采用掺砾量较高的宽级配砾质土,这样,既可以满足坝体应力变形要求,保证心墙抗水力劈裂性能,也可以节省工程造价.     

三种模型在浙江省土石坝填筑土土水特征曲线中适用性研究

土石坝是由饱和与非饱和渗流区组成的统一体,渗流问题是影响土石坝运行安全的关键因素之一.土水特征曲线(SWCC)是非饱和渗流数值模拟的重要基础.浙江省土石坝众多,对其填筑土持水性研究具有重要意义.确定一个合适的模型来描述填筑土的SWCC是研究的基础.通过压力板仪,对3种浙江省土石坝典型填筑土进行持水试验,选取VG、FX和MX模型对试验数据进行拟合,并对拟合结果进行分析.结果表明,VG模型并不适用于土石坝填筑土,FX和MK模型均取得了较好的效果,FX模型在适用性和普遍性上更好.     

土石坝安全监控的统计模型研究

针对土石坝观测物理量的特点及影响，建立统计模型进行大坝安全监测预报，并以实测值来检验模型预报的精确度。     

基于云物元模型的极端降雨事件增多地区土石坝安全评价

土石坝作为一类优点众多、影响范围巨大的坝型,其安全问题一直深受各国人民和政府的关注,尤其是在极端降雨有增多趋势的地区.因此,有必要加强对极端降雨事件增多地区土石坝安全状况的监测,并基于原型观测资料对该类地区土石坝的安全进行评价,以便及时了解土石坝的安全状态.本文在这一背景下构建了极端降雨事件有增多趋势的地区土石坝安全评价指标体系,并采用云物元模型进行评价,工程实例验证了构建的评价模型的有效性.     

考虑水力模型参数空间变异性土石坝边坡可靠度分析

土石坝边坡可靠度分析中大多只考虑了坝体材料抗剪强度参数的空间变异性,忽略了非饱和水力模型参数空间变异性的影响.本文发展了土石坝边坡可靠度非侵入式随机分析方法,探讨了水力模型参数空间变异性对土石坝边坡可靠度的影响规律,解释了土石坝边坡失效概率随水力模型参数n的变异系数增大而减小的原因.结果表明:非侵入式随机分析方法计算效率远远高于传统的蒙特卡洛模拟方法.参数敏感性分析表明土石坝边坡失效概率与坝体材料黏聚力、内摩擦角及饱和渗透系数的变异系数之间呈正相关关系,其中黏聚力变异性的影响最大,饱和渗透系数变异性的影响最小.此外,a的变异性对边坡失效概率基本没有影响,相反边坡失效概率随着n的变异系数增大而越小,这是因为当n的变异系数取值越大模拟得到的n值越接近于下限值(1.05),进而导致土石坝渗透系数越小,通过坝体的渗流量越小,从而土石坝边坡更安全.     

浅谈薄层碾压式土石坝填筑施工

随着我国水利水电施工技术的发展,坝工技术得到了前所未有的进步。特别是土石坝的施工技术得到国内外坝工界的高度认可。土石坝具有就地取材、对坝基地质条件要求低、适应基础变形强、结构简单、节约三材、易于施工等优点而被广泛推广使用。土石坝坝体填筑是土石坝施工中的主要部分,是决定大坝使用寿命的关键部分,目前施工质量最可靠的填筑方式为薄层碾压式土石坝填筑施工。     

浅谈基于ANSYS的土石坝渗流场模拟

目前我国已建成各类大坝十余万座,其中大部分是土石坝,但是很多大坝在不同程度上存在病害或者隐患,有些工程除了防洪标准低以外,出现的主要问题是土坝的变形稳定和渗流稳定得不到保证,这是影响水利枢纽工程安全运行的主要因素.因而对土石坝渗流场模拟是很有必要的.论述了基于ANSYS的土石坝的渗流场模拟,分析了其优缺点及理论基础.     

防渗墙施工缺陷对硗碛大坝影响分析

修建于深厚覆盖层上的土石坝,其防渗体系的可靠性直接关系到大坝的运行安全.针对硗碛直心墙土石坝防渗墙存在施工缺陷的实际工程特点,分别采用降低材料弹性模量以及设置接触面单元的方法对防渗墙的施工缺陷进行了模拟,分析了防渗墙局部缺陷对防渗体系应力变形以及大坝稳定性的影响.计算结果表明,防渗墙的缺陷对坝体应力变形基本无影响,对防渗墙自身的应力变形影响较大,应进行必要的工程处理.     

地震动波动输入方法在高土石坝动力分析中的应用研究

地震动输入方法是高土石坝动力分析的重要方面,传统的一致性地震动输入方法难以合理反映地震波的"行波效应"和"地基辐射阻尼"现象,本文将地震动波动输入方法引入了土石坝有限元静动力分析程序TOSS3D,通过与解析解比较,验证了开发程序的正确性.以拟建新疆247m高大石峡砂砾石面板坝为依托工程,对比分析了一致性输入和非一致性地震动输入情况下大坝加速度反应、动位移、坝体残余变形以及防渗体动应力的差异.结果表明,波动输入方法由于考虑了地基的辐射阻尼现象,其计算所得的加速度放大系数、面板动应力以及坝体残余变形均较一致性输入小.研究认为,采用波动输入方法更有助于评估大坝的实际抗震能力,对于200～300m级高土石坝地震分析应采用能够反映土石坝坝体与基岩之间相互作用的数值模型.     

较高土石坝膜防渗结构设计方法探讨

根据不同防渗体位置的土石坝受荷位移规律与土工膜受力变形特点,分析了坝内土工膜的变形机理,并以四川瀑布沟186 m的心墙堆石坝为例,提出了土工膜与土心墙联合防渗的思路及设计原则.分析表明:坝内绝大部分区域的土工膜能够承受坝体位移引起的变形,但在刚性锚固部位,由于“夹具效应”,土工膜可能会产生局部过大变形而发生破坏;对于高水头土石坝,土工膜尤其适用于存在缺陷的黏性土料心墙的联合防渗;四川瀑布沟186 m的心墙堆石坝,如果采用土工膜与土心墙联合防渗设计方案,则不仅可以提高防渗安全的可靠性,而且与原设计方案相比,技术上更先进,经济上更合理.     

基于BDS/GPS的自动化变形监测系统设计及应用

研究了基于BDS/GPS的自动化变形监测系统设计与实现,及其在茜坑水库主坝中的具体应用实施.针对茜坑水库主坝监测实际情况,制定了相应的BDS/GPS融合数据处理方法.统计了2015年11月至2016年3月期间基于本系统获取的全部站点变形监测结果,系统故障率低于2.6%,监测精度水平方向优于2 mm,高程方向优于3 mm,且坝体下游方向位移与水库水位之间呈明显的正相关性,对水位和该方向位移进行了建模分析,模型拟合效果较好,表明Y方向变形主要由库水位变化引起.证明了本系统能够稳定、连续、高精度地获取土石坝变形结果.     

土石坝坝顶震陷分析

考虑坝顶震陷随机特征，依据现有国内外土石坝震限实测资料，进行概率分析和统计分析，并与有限元计算的永久变形作比较，研究成果为确定地震区土石坝震陷安全超高提供参考。     

中、小型土石坝渗流场三维有限元分析方法及应用

针对中、小土石坝工程的特点以及存在渗流安全的问题,采用改进的节点虚流量法,得到求解土石坝渗流问题的有限元分析方法,并编制Fortran程序.依托某土石坝工程,建立三维有限元渗流场计算模型,对正常蓄水时该坝坝体和坝基的渗流场进行了仿真计算,得到了相应的水头分布、浸润线以及渗漏量,并对该坝设计防渗体系下坝区渗流场规律和特点进行了分析.结果表明,该方法对中、低土石坝渗流溢出点和浸润线定位合理、准确,能够很好地模拟坝区渗流场规律,可为中、低土石坝的渗流安全评价提供参考.     

瀑布沟土石坝心墙应力变形分析

根据瀑布沟土石坝的三维弹塑性有限元的计算结果，着重分析了宽级配土质心墙的变形和应力特点。为改善它们的变形和应力状态，文中提出了一些建议。另外，文中还简介了分部屈服弹塑性模型和一个新的湿化计算模式。     

随机地震作用下土石坝永久变形预估

基于等价结点力法，将地震动模拟为平稳高斯过滤白噪声过程，通过随机地震反应分析，建立一种土石坝地震平均永久变形有效算法，然后对瀑布沟土石坝进行数值计算，结果符合一般规律。     

考虑围压效应的高土石坝动力响应分析

试验结果表明土石材料的动力特性参数有很强的围压依赖性,所以在高土石坝动力计算分析中考虑围压效应是十分必要的.在广泛应用的Hardin-Drnevich本构模型的基础上,提出了改进动剪切模量与动剪应变关系式及阻尼比与动剪应变关系式的方法,得到一个可以考虑围压效应的改进模型,与实际工程试验曲线对比结果表明,新模型可以较好地模拟土石料在各个围压下的动力特性.根据新模型编制相应计算程序并应用于长河坝高土石坝地震动力反应分析中,得到了大坝整体动力反应规律与大坝地震永久变形,为工程设计提供参考.