多软弱夹层坝基混凝土重力坝加固效应评价方法研究

各国现行规范均规定,在进行重力坝设计或安全鉴定时必须审查大坝沿建基面和坝基岩体内软弱结构面的抗滑稳定性,要求保证大坝不滑动且有必要的安全裕度.针对某一典型重力坝工程,推导了考虑加固措施影响的重力坝抗滑稳定计算公式,并结合预应力锚索加固监测数据,通过有限元模拟预应力锚索的加固效应,最后将刚体极限平衡法与基于场变量的强度折减法相结合评估该工程加固措施的有效性.研究结果表明：在采用有限元计算时,当折减系数增大至2.3时,坝踵及f₁夹层与F₇₃断层交界位置均产生了一定程度的屈服;当折减系数达到3.0时,f₁夹层形成整体贯通,有限元计算仍收敛;当折减系数达到3.05时,计算出现不收敛.与刚体极限平衡法的计算结果相比,基于场变量的强度折减法所得的抗滑稳定安全系数计算结果在允许误差5%范围之内,且均满足规范要求,验证了该工程除险加固措施的有效性.本研究可为类似预应力锚索加固重力坝工程提供参考依据.     

应用两场耦合理论解析复杂岩基长期变形疑点

针对地质条件复杂,包含黏、塑性裂隙和软弱夹层等断裂带岩体的复杂混凝土坝坝基,在高水头渗流场与岩基流变的长期变形特性耦合作用下,对大坝系统结构性态的影响,结合原型观测资料和工程实例的地质力学分析,应用黏弹性、黏弹塑性有限元方法对复杂混凝土坝坝基岩体渗流与流变耦合的效应问题进行了深入研究.结果表明,该方法能合理解析实际工程在复杂混凝土坝坝肩和坝基地质条件、运行条件下产生的长期变形疑点.     

混凝土重力坝坝基防渗帷幕作用的单因素分析

为找出混凝土重力坝坝基防渗帷幕深度、厚度、位置因素对防渗效果的影响规律,在渗流理论基础上借助Fluent软件用数值模拟法分析坝基渗流场.计算收敛后得出坝基稳定渗流场的等压线图、速度矢量图、压力及流速散点图,分析指出坝基帷幕防渗作用与其自身渗透性有关,帷幕深度对坝基扬压力影响较大,帷幕厚度主要影响坝基渗流量,帷幕位置只影...     

混凝土坝材料参数区间反演分析方法

为了充分考虑不确定性信息对大坝结构力学参数反演结果的影响,利用区间分析方法,依据大坝原型观测数据和有限元数值计算成果,构建了大坝变形区间监控模型.基于此模型,探讨了反演混凝土坝坝体、坝基弹性模量、线膨胀系数等的原理、算法等.实例分析表明,区间分析方法能充分考虑参数反演过程中的多种不确定性,可避免复杂的区间有限元计算,其形式比较简单,效率较高,能方便地应用于实际工程.     

坝区裂隙岩体渗流场与应力场耦合分析

分析了裂隙岩体渗流场与应力场相互作用的实质,提出了渗流的渗透体积力、渗透压力以及对应力场的影响机理;采用有限元数值模拟的方法计算出渗流场影响下的应力场分布、应力场影响下的渗流场分布以及应力场和渗流场各自非耦合分布.以工程实例说明:在渗流作用力的影响下,坝基的各应力分量都增大,对坝基的稳定造成了不利影响.     

万家口子拱坝坝基渗流场有限元数值模拟分析

文章采用改进截止负压法对万家口子拱坝坝基渗流场进行了有限元计算分析,重点研究了帷幕和排水孔联合作用下拱坝坝基渗流场分布特性。经过多种工况计算结果比对和综合分析,评估了坝基渗流场的主要渗流特性、宏观渗控能力、局部渗控薄弱环节等,进一步明确了万家口子拱坝工程中的主要渗流特性和渗流问题,为大坝设计提供了依据。     

层状坝基岩体的深层抗滑稳定分析

通过对层状坝基岩体渗流机理及其数学模型的分析,结合作者以前提出的坝基岩体应力分析的块体单元法,建立了对层状坝基岩体的深层抗滑稳定进行渗流场与应力场耦合分析的数学模型及数值方法.结果表明,所建立的模型和方法,具有对层状坝基岩体渗流问题的考虑更为合理,分析计算的结果更为准确等特点,对类似工程实际问题的解决具有较好的应用和参考价值.     

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.     

深覆盖层地基碎石土心墙堆石坝的渗流特性分析

结合两种不同地质特性深覆盖层上的碎石土心墙堆石坝,采用求解有自由面渗流场的改进结点虚流量全域迭代法进行二维稳定渗流场有限元计算分析.着重进行深覆盖层渗透系数敏感性分析和混凝土防渗墙的渗控作用研究,评价坝基可能渗流特性变化对渗流场的影响,并为两种不同坝基条件下的渗控设计方案提供理论依据.     

基于ABAQUS的碾压混凝土重力坝三维非线性静力分析

为更好地解决实际工程中重力坝坝体混凝土材料与坝基岩体应力应变的非线性关系,提出材料非线性有限元分析方法,用于计算坝体的应力.首先运用ABAQUS软件中专门设置的初始地应力平衡步骤对算例坝基地应力进行平衡,验证在重力坝应力分析中施加初始地应力的正确性和精确性;然后运用ABAQUS软件中的混凝土损伤塑性本构模型和扩展Drucker-Prager模型对重力坝进行非线性分析.通过对线性和非线性计算结果进行比较,发现应用非线性有限元法计算的重力坝应力和位移结果要比线性的小,证明有限元的非线性分析更加适用于实际坝体应力分布和位移研究.     

重力坝杂填土地基坝基稳定复核分析

作为一种来源广泛经济的材料,建筑垃圾杂填土尝试被用于地基置换处理,以解决软基存在的地基承载力不足问题,但建筑垃圾杂填土同样具有变形大、空间分布不均匀、强度易受压实度影响等特点。通过复核建筑垃圾杂填土置换前后坝基的渗流稳定性、整体抗滑稳定性和坝基沉降等内容,研究建筑垃圾杂填土作为小型重力坝地基置换材料的可行性。同时,为考虑由计算参数选取引起的误差,对不同参数下的重力坝复核结果进行敏感性分析。通过分析数值模拟结果得出:在渗流控制方面,需在建筑垃圾杂填土地基底部和坝趾处设置反滤措施;在大坝稳定复核方面,通过控制材料大颗粒占比、碾压质量可以提高地基承载力,满足坝基稳定的要求;对于沉降量,建筑垃圾杂填土有一定的减轻作用,但对于深厚软基的处理需结合其他措施。     

土石坝的复杂渗流反分析研究

本文结合某土石坝测压管水位的多年观测资料,给出一种有限元离散——函数极值优化耦合计算求解的渗流反分析方法,对该坝多种不同透水性介质的渗透系数比值进行了最优解反演估计与假预报反馈识别,进而详细地反馈评估了大坝整个渗流场的实际性态和势态。认为对整个渗流场起控制性作用的是坝基天然阻水层O_z~(12)的隔水性,因坝基水平细砂夹层的存在,大大地限制了上游“透水窗”局部入渗源的不利影响程度和范围;下游面坝基回填砂砾料褥垫层的排水降渗作用明显,能普遍降低坝体浸润线位置2.0m左右。     

联立SBFEM与PSO-LSSVM的混凝土重力坝综合弹性模量快速反演方法

针对混凝土坝综合弹性模量常规反演法效率低及其有限元正分析受限于网格划分等问题，提出一种联立比例边界有限元法（SBFEM）和粒子群算法优化最小二乘支持向量机（PSO-LSSVM）的重力坝综合弹模快速反演方法．通过分析混凝土重力坝坝体综合弹模与水平位移的映射关系，在构建重力坝综合弹模反演方程基础上，建立基于MALTAB平台的重力坝结构比例边界有限元模型，并利用PSO-LSSVM算法对大坝结构正分析结果学习训练获取其反演参数．经实例考证表明，该方法无论其数值结果精度还是计算效率皆有所提升，同时克服了大坝结构常规反分析受制有限元奇异单元等先天缺陷影响，实现重力坝结构性能等效参数快速识别，为混凝土坝变形性能监测提供新的思路．     

大河水电站面板堆石坝施工渡汛断面坝坡稳定性研究

在对大河水电站面板堆石坝施工期洪水作用下坝体与坝基渗流场进行有限元模拟的基础上,根据极限平衡理论并考虑了堆石体材料的非线性强度参数对渡汛时坝坡的稳定性进行了研究.计算结果表明,该坝剖面在施工渡汛期,渗流稳定及上下游坝坡稳定能满足规范要求,汛期安全性有保障,为设计方案研究提供了重要参考.     

整体式碾压混凝土重力坝预裂缝的效应与分析

为防止温度裂缝，在整体式碾压混凝土重力坝中预设裂缝，采用空间有限元法计算具有预裂缝的整体式碾压混凝土重力坝的应力和位移，分析预裂缝对坝体应力和位移场的影响，在有限元计算中考虑碾压混凝土薄弱面的影响.将坝体材料作为正交各向异性材料，采用相当弹性模量，对预裂缝问题提出合理建议。     

桩-岩界面胶结作用影响下软岩嵌岩桩承载特征

为研究竖向荷载作用下嵌岩桩桩-岩界面水泥浆的胶结作用对其剪切特性及嵌岩桩的荷载传递性质的影响规律,针对桩-岩界面剪切过程中的胶结弹性变形、滑动剪胀和剪切滑移三个阶段特点,建立了考虑胶结作用影响下的各阶段桩-岩界面剪切本构模型.根据软岩嵌岩桩桩-岩界面粗糙体磨损特性,利用滑移线场法原理分析并得到了嵌岩桩极限剪胀位移.基于荷载传递理论,推导并建立了软岩嵌岩桩荷载传递解析模型.依据所建立的模型并结合实例验证方法,进一步分析了胶结作用影响下桩侧岩石力学特性等因素对嵌岩桩桩侧摩阻力的影响规律.研究结果表明:桩-岩界面胶结作用使剪胀区域桩侧摩阻力明显增大;随着桩侧岩石弹性模量的增大,胶结作用对剪胀区桩侧摩阻力的增强效应越明显,对剪切区域桩侧摩阻力弱化效应越大.当计算软岩嵌岩桩极限承载力时,桩-岩界面胶结作用的影响不可忽略.     

重力坝地震波动的时域数值分析

传统的重力坝地震响应分析模型未考虑地基辐射阻尼的作用以及波动的不均匀输入.为此,将黏-弹性人工边界条件应用于重力坝地震响应分析中,并基于波场分离技术推导了地震波从底面垂直入射时的重力坝波动输入公式,同时探讨了地基弹性模量对地基辐射阻尼的影响.计算结果表明,黏-弹性边界下的动应力值比固定边界无质量地基下的动应力值小20%~40%,并且地基弹性模量越小,峰值动应力降幅就越大.     

基于DSR-可拓云的渗流安全综合评价研究

大坝渗流性态是评估大坝是否安全稳定的关键.现有的混凝土重力坝渗流安全研究大多仅采用渗流安全监测指标进行渗流安全评价,忽略了环境因素和指标之间的相关性对渗流评价结果的影响,并且未能考虑渗流评价过程中由于等级分界与数据获取存在的不确定性.本研究建立了渗流安全评价驱动力-状态-相关性的DSR指标体系,提出了考虑不确定性影响的混凝土重力坝渗流安全评价模型,该模型的建立包括以下内容:(1)采用可拓云模型处理渗流安全评价等级分级边界的模糊性和参数计算过程中的随机性.该模型不仅可以得到满意的综合评估结果,而且能够给出评估结果的可信度信息,模型算法简单、适应性较强;(2)采用DSR指标模型建立了能够综合考虑渗流安全的环境影响因素及与混凝土重力坝工程需求相匹配的、多种性能指标并重的渗流安全评价指标体系;(3)采用影响矩阵与相关系数赋权法相结合的主客观综合赋权法,以减少在评价过程中指标重复计算带来的影响.利用该模型对某混凝土重力坝的渗流安全进行评价,并与其他方法进行对比分析证明了该方法的有效性与优越性.     

尾矿坝渗流场三维有限元分析与安全评价

根据某尾矿坝的实际情况,建立尾矿坝三维有限元计算模型,计算并分析其渗流场,对尾矿坝进行渗流安全评价,将评价结果与工程地质勘测所得的资料进行对比分析,以验证尾矿坝渗流场数值模拟方法和计算模型的合理性.计算结果显示,数值模拟所得渗流场与工程地质勘测实测值吻合,计算方法和计算模型合理,可以为尾矿坝的加高工程提供参考.     

基于遗传算法的带缝重力坝弹性模量反分析

根据混凝土重力坝坝顶水平位移观测资料,采用逐步回归方法分离出了坝顶水平位移的水压分量;以大坝和基岩的弹性模量识别反问题作为优化问题,利用改进的遗传算法,并借助接触单元模拟坝体纵缝进行了有限元反演分析.某带缝重力坝数值计算实例表明,该计算方法能够较好地反映坝体结构的实际状况,参数反演分析计算效率高,计算结果与现场试验值及经验数据吻合较好,具有较高的合理性与可靠性.