二滩拱坝沿拱座基面滑动的稳定分析

应用刚体极限平衡的方法,分析和计算了二滩拱坝沿拱座基面滑动的滑动形式及其稳定安全系数.并按“上滑失稳”的概念,校核二滩拱坝“上滑”的安全度.分析与计算结果表明：二滩拱坝沿拱座基面滑动的安全系数满足规范要求.右岸的稳定安全系数大于左岸.三种滑移模式的计算结果为：沿建基面滑动的安全系数大于径向滑动模式而且小于切向滑动模式的安全系数.正确评估拱坝沿拱座基面滑动的安全系数将取决于拱坝极限状态研究的深入.     

空心拱坝结构型式的探讨

本文通过对广西梧州地区岑溪县葛仙岩空心拱坝的结构模型试验研究(包括整体模型试验及平面拱圈试验),并与一些理论计算进行对比分析,初步提出对空心拱坝这种新坝型的评价。一、工程概况葛仙岩拱坝是一座新型的空心拱坝,其结构特点是将原来实心拱坝(拱厚1.0米)分成为二个拱圈即上游拱圈(厚0.6米)及下游拱圈(厚0.4米),两个拱圈之间相距1米(空心),沿坝高每1.5米用厚度为0.3米的横向隔板把上下游拱圈联系起来,沿水平拱圈在拱端     

反拱水垫塘拱圈多底板块振动特性的理论分析和试验研究

以溪洛渡拱坝下游出流条件和反拱水垫塘体型为参考,在拱圈底板块间止水破坏、底板块锚筋失效的极端条件下,对拱圈弹性底板块的振动特性进行了研究,得到拱圈底板块振动位移幅值沿流程、沿拱圈的分布规律及其时域和频域特性.研究结果表明,随拱圈底板块数目的增多,部分板块形成局部拱作用,拱圈底板块锚固失效的连锁反应及缝隙宽度的累加效应是造成底板破坏的主要原因.     

井冈冲砌石双曲拱坝设计与研究

井冈冲砌石双曲拱坝为多心圆弧双曲拱坝.拱坝最大坝高92ｍ，厚高比0.261，最大拱圈中心角99.9°，最大拱圈半径160ｍ.采用ADCAD进行体型优化.拱坝结构分析表明：拱坝应力满足规范要求，拱坝超载能力不大.该拱坝拱座稳定的安全余度很小，为此采取在坝肩设置排水洞和加强观测的设计措施.坝体上游面设混凝土防渗面板、下游面设浆砌条石、中部为细石混凝土砌毛石.该砌石拱坝坝体每隔72ｍ设一条灌浆横缝，上游混凝土防渗面板沿坝轴线每隔18ｍ设0.8ｍ宽的宽缝，水泥灌浆和膨胀混凝土回填于低温季节进行.对石料场岩石进行了隐节理、铁锈面对强度的影响试验和现场大型砌体现场试验，试验研究表明，选定石料场的石料不宜上坝.经设计和试验研究，拱坝两个坝身表孔采用窄缝式消能工.     

拱圈形状对应力和坝肩稳定的影响

对拱坝设计中常用的三种拱圈进行了系统的研究。分析了反映拱圈几何形状特征参数的选择及其对拱应力和坝肩岩体稳定的影响,给出了特征参数与拱应力及坝肩岩体稳定指标的关系曲线。该项研究对拱坝体型的选择有参考价值。     

拱圈形状对应力和坝扇稳定的影响

对拱坝设计中常用的三种拱圈进行了系统的研究。分析了反映拱圈几何形状特征参数的选择及其对拱应力和坝肩岩体稳定的影响，给出了特征参数与拱应力及坝夺体稳定指标的关系曲线。     

拱坝坝肩稳定的可靠度分析

当拱坝坝肩岩体为断层、节理裂隙、层面等结构面所围成,有可能产生滑移时,就应进行整体抗滑稳定分析。文章在考虑滑移体的构成、滑动的形式、滑动面抗剪断强度参数等的随机性的基础上,使用可靠度理论,对拱坝坝肩抗滑稳定可靠度进行分析;以某拟建拱坝为算例,计算结果是比较理想的。     

反拱水垫塘拱端结构稳定的研究

利用冲击射流理论和重力相似准则及同时满足紊流阻力相似的条件,建立了高水头、大流量作用下反拱水垫塘精细模型。在拱圈底板块止水设施破坏和底板块锚固失效的条件下,研究了拱端轴力的变化规律。试验和分析表明,沿水流方向,拱端力在冲击点上下游各0.1 m附近达到最大,沿流程衰减;拱端力大小随拱圈振动底板块数目的增多而增大;通过转换得到拱端最大受压强度,在试验范围条件下的底板块尺寸,最大径向相对位移小于底板块厚度的70%时,满足抗压强度要求。     

基于能量原理的均质土坡临界坡高计算

针对黏聚力较小的均质黏性土坡有可能产生沿直线滑裂面及沿对数螺旋滑裂面滑动的情况,利用能量原理和土坡极限分析的上限定理,推导了坡顶倾斜的土坡沿直线滑裂面滑动的临界坡高,得到黏聚力较小的黏性土均质边坡产生沿直线滑裂面的破坏,其临界坡高与坡顶面倾角α无关,只与土体的抗剪强度c,ψ及密度ρ和坡体倾角β相关的结论.将该结果与同类...     

基于加速微种群遗传算法的拱坝体形优化设计

以型值点坐标、拱端厚度和半中心角为体形参数构造三次样条线型拱圈,给出了三次样条线型拱坝体形优化设计模型.采用加速微种群遗传算法求解拱坝优化设计问题,对约束条件根据复杂程度采用不同的处理方法,即相对比较简单的几何约束采用直接检验法,对较复杂的性态约束采用罚函数法处理.以某拟建拱坝的安全性优化设计为例进行了计算,结果表明优化设计的坝体最大主拉应力比初始设计减小了42%,显示了加速微种群遗传算法的有效性与可行性.     

反拱水垫塘底板块上举力变化规律的试验研究

结合溪洛渡拱坝,模型试验研究了拱坝坝身泄量最大时,在反拱圈横缝止水设施破坏、动水压强贯入底板缝隙、基岩锚固力失效的极端情况下,反拱水垫塘底板块上举力的分布规律及脉动上举力谱密度特性等。该成果对反拱水垫塘的设计、运用及稳定性研究具有理论和实际意义。     

拱圈拓扑优化及结果合理性研究

为验证拱圈拓扑优化的可行性和合理性,根据拱坝水平拱圈的特点,采用拓扑优化均匀化算法对某拱坝不同坝高处的水平拱圈进行结构优化计算,利用滤波法和多重网格法解决了在拱圈拓扑优化过程中出现的数值不稳定问题.对优化得到的下游面带有反弯段的结构进行不同的下游面曲线拟合,应力校核结果表明:拓扑优化得到的拱圈不仅是可行的,并且比传统形状的拱圈更为合理.     

南江水库坝肩稳定复核及加固设计

南江砌石拱坝最大坝高61.4m。因右坝肩抗滑岩体较为单薄,采用刚体极限平衡法对拱座抗滑稳定进行复核,结果表明坝肩抗滑稳定不满足规范要求;据此提出了在坝肩下游设置锚杆束、固结灌浆、贴坡砼挡墙等加固处理措施,加固后坝肩抗滑稳定满足现行规范要求。     

开挖及降雨作用下土质边坡变形 破坏机理

本文基于现场变形调查和数值模拟分析,研究了华安县大坑村滑坡在人工开挖以及降雨条件下的变形特征,计算了不同开挖时步以及不同工况下的边坡稳定性系数,并探讨了该滑坡的变形破坏机理.结果表明:开挖过程中,边坡前缘抗滑阻力减小,前缘部位最先产生变形,牵引中后缘坡体表面产生张拉裂缝,降雨期间雨水沿裂缝渗入坡体,岩土体容重增加,岩土体抗剪强度降低,最终诱发深层滑移破坏.分析表明,人工开挖及降雨入渗是大坑村土质边坡产生深层滑移破坏的主要影响因素.深层滑移破坏后,边坡岩土体结构松散,在暴雨作用下,再次诱发滑坡前缘浅表层松散体产生圆弧面滑移破坏.     

考虑c-φ回填土坡面倾角影响的挡土墙非线性主动土压力研究

为研究挡土墙后回填土坡面倾角对挡土墙主动土压力的影响,首先基于莫尔圆推导了任意深度处土体滑裂面倾角的理论公式,进而建立回填土非线性滑裂面离散方程.随后考虑回填土重度、黏聚力、内摩擦角以及墙-土界面黏聚力、墙-土界面摩擦角的影响,在非线性滑裂面基础上采用薄层单元法推导了考虑坡面倾角影响的非线性主动土压力递推公式.案例对比表明理论计算结果与实测值吻合很好,验证了理论的正确性;同时,该理论克服了传统的郎肯及库伦法无法求解回填土坡面倾角大于回填土内摩擦角的情况.参数分析结果表明:挡土墙主动土压力合力E_a随着回填土坡面倾角与回填土内摩擦角之间比值的增加而呈非线性增加,并在该比值的临界处达到主动土压力合力最大值E_(a, max);随后E_a随着该比值的增加而快速衰减,这是由于过大的坡面倾角使得土体产生塑性流动破坏.E_(a, max)随着回填土内摩擦角、重度及挡土墙高度的增加而增加,而其他参数对E_(a, max)影响非常小;坡面倾角与回填土内摩擦角临界比值随着回填土黏聚力的增加以及回填土内摩擦角、重度及挡土墙高度的减小而增加.     

高水头大流量作用下反拱水垫塘弹性单底板块振动规律研究

对反拱水垫塘单底板块振动特性进行了理论分析,提出了在止水破坏、锚固力失效后,拱圈单底板块失稳分为自由振动、锁定、滑动变形及失稳破坏4个过程。对高水头、大流量作用下,反拱圈弹性单底板块的振动特性进行了试验研究,给出底板块沿流程各振动区域的划分界限,得到拱圈单底板块振动特征值沿流程分布规律及时域和频域特性,为反拱水垫塘失稳机理的研究提供了科学依据。     

溪洛渡高拱坝河床坝基岩体工程地质条件与建基面选择研究

溪洛渡拱坝属于超级高拱坝,如果按规范的要求将基础开挖至微风化-新鲜岩体,则坝基的开挖工作量将十分巨大,在经济上很不合理.本文对溪洛渡高拱坝河床坝基建基面选择以宏观的工程地质条件判断为基础,以综合的坝基岩体质量分级为依据,通过对三个不同高程方案的地层岩性、地质构造、风化卸荷、地应力、岩体透水性和岩体质量分级等进行综合比较后,认为332 m高程方案岩体工程地质条件优于338、325 m方案.结合对工程量、工程投资的综合研究,溪洛渡高拱坝选择332 m高程作为水工设计的河床建基面高程.     

考虑空间拱效应的筒形墙体主动土压力

以围土为均质无黏性土的筒形挡土墙为研究对象,假定达到主动极限状态时筒形墙体周围土体形成直线型滑移面,取滑移面水平微分单元作为分析单元,考虑墙体与滑移面间形成竖向土拱和环向拱效应.根据水平微分单元的竖直向和径向的受力平衡条件,推导得到考虑墙-土摩擦角、环向应力系数和筒形墙体半径的筒形墙体主动土压力计算基本方程,并与现有理论结果及模型试验结果进行比较.结果表明:考虑空间拱效应的计算结果与模型试验结果吻合较好;土压力沿深度非线性分布,主要表现为沿深度先增大后减小的变化规律;土压力与墙-土摩擦角、墙体半径及环向应力系数有关,土压力随墙-土摩擦角及半径的增大而增大,随环向应力系数的增大而减小.     

反拱水垫塘底板块上举力变化规律的试验研究

反拱水垫塘是一种新型消能防冲结构,拟在中国溪洛渡等300m级高拱坝中采用,其稳定性是其在高水头、大流量作用下能否安全运用的关键技术之一。结合溪洛渡拱坝,通过模型试验研究了拱坝坝身泄量最大达3万m3/s时,反拱圈横缝止水设施破坏,动水压强贯入底板缝隙,基岩锚固力失效的极端情况下的反拱水垫塘底板块上举力,得出底板块上举力分布规律和脉动上举力谱密度特性,并推算出拱端的极限推力。研究成果对反拱水垫塘设计、运用和稳定研究具有理论和实际意义。     

顺层斜坡溃屈变形物理模拟及影响因素敏感性分析

利用物理模拟方法再现顺层斜坡溃屈破坏过程,分析了发生溃屈型斜坡的临界坡长与弯曲隆起高度的主要影响因素,并运用优势分析方法论述了各单因素影响的主次关系。分析的结果说明:岩层的单层厚度、滑移面的内摩擦角和内聚力、坡角和岩体的弹性模量是影响顺层斜坡溃屈失稳的主要因素,其影响程度的大小顺序依次为岩层的单层厚度、滑移面的内聚力及内摩擦角、坡角和岩体的弹性模量。