河谷地形对心墙堆石坝应力变形影响分析

针对某V型河谷上的心墙堆石坝,采用邓肯-张E-v模型描述堆石料,Goodman单元模型描述土与结构体的接触面,三维有限元方法对比分析不同河谷宽高比时竣工期心墙堆石坝的应力和变形。结果表明:河谷地形对心墙堆石坝应力变形影响显著,河谷宽高比越小,竣工期坝体沉降、顺河向水平位移、纵断面坝轴向水平位移都越小;河谷宽高比越大,竣工期坝基覆盖层的沉降越大,防渗墙的应力也越大。     

西域砾岩砂砾料沥青混凝土心墙坝湿化变形数值分析

我国新疆地区广泛使用西域砾岩砂砾料作为筑坝材料,由于西域砾岩砂砾料浸水后易软化、崩解,大坝蓄水后的湿化变形分析成为工程界广泛关注的问题.联合广义塑性模型和西域砾岩砂砾料湿化模型,对某沥青混凝土心墙坝进行了湿化变形有限元分析.结果表明:广义塑性模型和西域砾岩砂砾料湿化模型能够很好地反映大坝湿化变形及应力分布规律;上游蓄水湿化使坝体向上游方向的水平位移和沉降都增大,最大水平位移由竣工时的1.5cm增至22cm左右,最大竖向沉降由竣工时的0.17%坝高增至0.53%坝高,筑坝料的湿陷使心墙的变形也增大;西域砾岩砂砾料的湿化变形明显大于花岗岩堆石料,最大竖向沉降是花岗岩堆石料的近3倍,其湿化造成坝顶上游侧出现局部拉应力区,有可能导致坝顶出现裂缝.因此,在新疆干旱地区采用西域砾岩砂砾料筑坝时考虑蓄水时的湿化影响是十分必要的.     

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.     

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。     

粘性土抗拉特性的测量和对土石坝裂缝的初步研究

本文介绍了采用土梁弯曲及轴向拉伸的方法,对三种筑坝粘土及一种筑坝壤土进行 抗拉性能试验的结果,并对某工程坝体用有限单元法进行了初步的应力分析。计算结 果表明,土石坝心墙在某些条件下,例如坝壳填筑质量低劣或坝肩基础处理不妥,便可 在坝顶或坝肩产生拉应力和拉应变：当这些数值超过心墙土料的抗拉极限时,就会产生 纵向或横向裂缝。上述研究工作,初步定量说明了土石坝产生张拉裂缝的原因,     

胶凝面板堆石坝离心模型试验研究

为了解胶凝面板堆石坝在竣工期和蓄水期的工作性态,采用离心模型试验方法对不同胶凝含量下坝体的应力变形进行试验研究,同时与非线形有限元法数值模拟计算进行对比分析.结果表明:随着坝体材料中胶凝含量的增加,坝体沉降和面板挠度在竣工期和蓄水期明显减小,改善了面板的受力条件,可保证防渗体系的正常工作;胶凝含量的增加,提高了坝体的抗剪强度和承载力,设计时坝坡可明显放陡,坝体断面显著缩小,大大节省了筑坝堆石料,并能保证大坝在应力变形和稳定性方面的安全可靠性;离心试验得到的竣工期和蓄水期的坝体应力、位移,面板法向位移与数值计算结果规律基本一致,可为胶凝面板堆石坝的设计提供参考.     

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.     

深覆盖层上的高混凝土面板堆石坝研究

用三维非线性有限元方法研究了混凝土面板与地基防渗墙组成的坝体防渗结构的应力和变形。分析了趾板和防渗墙的连接型式、线路布置、施工程序对应力变形的影响。研究结果表明：先填坝至半高，然后打设平直的混凝土防渗墙，其应力变形不超过限值，使深覆盖层地基混凝土防渗墙上的高混凝土面板堆石坝在技术上可行。     

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.     

自重荷载下非均匀支撑板式无砟轨道静态响应

针对高速铁路路基不均匀沉降诱发的板式无砟轨道几何形态和应力状态恶化问题,建立了高速铁路CRTSII型板式无砟轨道-路基三维有限元模型,模拟了64种路基不均匀沉降组合(波长5～40 m,波幅5～40 mm),提出了基于混凝土底座柔度的形态映射和应力水平定量表征方法.研究结果表明,轨道结构的形态映射特征主要由混凝土底座柔度决定,在沉降波长小于15 m、或者波长在15～20 m之间且沉降幅值大于15 mm时,轨道结构与路基因变形不协调而出现脱离.轨道结构变形量的增加会导致混凝土结构附加拉应力和路基接触应力的增大,且易接近或超过相应的强度允许值而产生损伤破坏.同时,增加混凝土底座的模量和厚度,对提高轨面几何平顺性的效果并不显著,反而会增大结构自身的拉应力和路基接触应力.     

300m级弧形直心墙超高堆石坝应力变形分析

对某300m级超高直心墙堆石坝及作为比较方案的弧形直心墙堆石坝进行了三维有限元应力变形计算.对2种坝型在蓄水期心墙的应力、变形进行了比较分析,结果表明:蓄水期,弧形心墙堆石坝比直心墙堆石坝的水平位移和沉降略小;弧形心墙坝的心墙拱效应较弱,其抗水力劈裂能力优于直心墙堆石坝;弧形心墙堆石坝坝肩处的应力水平小于直心墙堆石坝的...     

刚性路面半刚性基层在路基不均匀沉降下的力学分析

选取合适的应力函数,计算分析路基产生不均匀沉降时的半刚性基层的应力情况。计算分析表明,刚性路面板下半刚性基层顶面产生不致引起基层破坏的压应力,路基不均匀沉降引起基层破坏的力学机理是基层底面拉应力超过半刚性材料抗拉强度所致。半刚性基层底面产生的拉应力随基层厚度增加而增大,随路基不均匀沉降量的增加而增大。基层厚度(15～16)cm时,抵抗路基不均匀沉降的能力最佳。     

湿化作用对粘土斜心墙坝应力变形影响

在坝体粗粒料湿化变形室内试验研究成果的基础上,结合粘土斜心墙坝蓄水变形及实际运行中存在的问题,进行了有限元仿真计算.分析结果表明,在蓄水湿化变形后,坝体的最大沉降区域向心墙上游侧偏移,上游侧坝体围压显著降低,坝体上游侧应力水平增大.这与大坝变形规律较吻合,由此可知,文中所示方法是可行的,研究成果具有一定的工程参考价值.     

心墙坝坝坡稳定性对于邓肯E-B模型参数的敏感性研究

针对目前包括心墙坝在内的土石坝坝坡稳定敏感性研究存在的不足,从稳定和变形密切相关的角度出发,将对坝体变形较为敏感的模型参数考虑到稳定分析当中去,提出了一种新的研究思路.同时结合心墙坝工程实例,研究其上、下游坝壳及心墙土石料E-B模型参数对于坝体应力应变及坝坡稳定的敏感性.结果表明,不同部位、不同的模型参数对于坝体应力应变与坝坡稳定的敏感程度是不同的,对坝体应力应变较为敏感的模型参数对坝坡稳定同样具有较显著的敏感性.     

考虑温度场的混凝土面板坝应力变形分析

以某混凝土面板堆石坝为例,进行应力场和温度场的耦合计算,分析坝体和面板的应力变形,以及坝体变形对面板的影响.结果显示:坝体的最大水平位移和最大沉降发生在坝体上游面中部;坝体最大主应力发生在坝体底部,且随季节温度升高而增大,坝体最小主应力发生在坝顶防浪墙,坝体内部无拉应力;面板最大拉应力发生在距坝底1/2处,位于正常运行期的库水位以下,混凝土性能易弱化导致面板损毁,所以面板开裂在此处发生的可能性最大.     

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%.     

沥青混凝土心墙土石坝的非线性有限元分析

根据沥青混凝土心墙坝的特点和常规计算中发现的问题,本文对邓肯-张(Duncan-Chang)非线性模型在计算中的应用作了几点改进,探讨了心墙型式对坝体及心墙本身的应力与变形的影响,并研究了流变效应对坝体及心墙的影响。     

沥青混凝土心墙风化料坝三维应力-变形分析

基于大型商业有限元软件ABAQUS,并利用ABAQUS平台提供的UMAT子程序接口开发了邓肯-张材料本构模型,研究轿子山水库沥青混凝土心墙风化料坝的应力-变形特性,为大坝设计的合理性以及工程施工后的安全性评价提供依据.有限元计算结果表明:坝体及心墙变形值基本合理,大坝的变形以及应力性态较好,心墙各高程处计算的垂直应力均大于该处的水压力强度,对防止产生水力劈裂和大坝蓄水后的安全运行是有保障的.     

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.