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.     

基于内聚力模型的高心墙堆石坝坝顶裂缝模拟及其成因分析

将基于弹塑性断裂力学的内聚力模型引入有限元法,采用非线性界面单元,通过定义界面单元的法向和切向应力与张开和滑移变形之间的关系描述裂缝发生后的界面力学特性,模拟某高心墙堆石坝的坝顶裂缝。计算过程中考虑筑坝材料的流变和湿化变形。研究结果表明:基于内聚力模型的有限元法计算出的裂缝与实际情况比较吻合。采用该方法计算了蓄水期之后3年的坝顶裂缝,裂缝变化幅度微小,较为稳定,且并未深入心墙。在首次蓄水的过程中,上游堆石流变和湿化变形较大,上下游坝壳料沉降不均匀程度也较大,因此,坝体变形不协调导致坝顶出现纵向裂缝。     

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.     

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.     

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。     

深厚覆盖层350m级心墙堆石坝动强度计算分析

以建立在深厚覆盖层上350 m级心墙堆石坝工程实例为据,探讨了该类位于强震区域和深厚覆盖层上的超高心墙堆石坝中敏感性材料（心墙料、反滤料和砂层）的动强度稳定性.计算过程中,首先采用三维建模软件依据坝体结构特点建立了三维有限元计算分析模型,进而利用可模拟坝体填筑、蓄水过程的邓肯E-B模型对坝体进行三维有限元静力分析,得到各土体单元的剪应力比和固结比,最后在静力分析结果的基础上,采用等效粘弹性模型确定坝体在极限地震荷载的动力响应,依据Seed提出的动强度判别标准对坝体内心墙料,上游反滤料及坝基砂进行动强度验算.计算结果表明,在极限地震荷载作用下,坝基砂不发生液化,而心墙料、反滤料动强度安全系数将不满足规范要求,须采取必要的抗震措施进行加固.     

瀑布沟砾石土心墙堆石坝变形分析

瀑布沟水电站为砾石土心墙堆石坝,最大坝高186m,为目前国内最高砾石土心墙堆石坝.以瀑布沟水电站砾石土心墙堆石坝施工期、蓄水期变形监测资料为基础,对其典型监测断面变形特征进行了探讨.分析结果表明,施工期各测点沉降测值随填筑高程的升高发展较快,运行期随时间发展较慢,水位对沉降变形有影响且有一定的滞后性,心墙整体变形规律性良好,下游堆石区的沉降变形以次堆石区为最,过渡料区次之,反滤料区较小,坝体下游堆石区变形不协调,这是瀑布沟大坝坝顶出现浅表裂缝的主要原因.该结论对土心墙堆石坝设计和施工有一定的指导意义.     

瀑布沟砾石土心墙堆石坝变形分析

瀑布沟水电站为砾石土心墙堆石坝,最大坝高186m,为目前国内最高砾石土心墙堆石坝.以瀑布沟水电站砾石土心墙堆石坝施工期、蓄水期变形监测资料为基础,对其典型监测断面变形特征进行了探讨.分析结果表明,施工期各测点沉降测值随填筑高程的升高发展较快,运行期随时间发展较慢,水位对沉降变形有影响且有一定的滞后性,心墙整体变形规律性良好,下游堆石区的沉降变形以次堆石区为最,过渡料区次之,反滤料区较小,坝体下游堆石区变形不协调,这是瀑布沟大坝坝顶出现浅表裂缝的主要原因.该结论对土心墙堆石坝设计和施工有一定的指导意义.     

谷幅收缩对高拱坝变形及应力状态的影响分析

溪洛渡拱坝蓄水初期出现了较为明显的谷幅收缩现象,且量值远超同类工程,有必要开展谷幅收缩变形对拱坝变形及应力状态的影响研究。针对坝体已经历的三次完整蓄水-消落过程,对各条测线谷幅变形进行函数拟合,在此基础上,计算了各个蓄水-消落周期下,正常蓄水、死水位工况下坝体变位和坝体应力,对比分析了考虑谷幅收缩变形对大坝位移、应力及分布规律的影响。结果表明,正常蓄水工况下,在变形方面,一定幅度的谷幅变形引起坝体向上游变形趋势,可以部分抵消水沙压力造成的坝体向下游变形作用,使大坝变形减小;在应力方面,一定幅度的谷幅收缩会大大降低上游坝面坝踵拉应力和下游面坝体压应力,改善大坝受力状态。死水位时,随着谷幅收缩的加大,上游面主压应力持续增加,下游坝面主压应力先减小后增大,并在下游面将产生一定拉应力。研究表明,当前谷幅变形作用下,大坝具有较大的安全裕度。在预测极限谷幅状态下(VDL04测线谷幅收缩70.04 mm),溪洛渡高拱坝应力应变处于安全状态。     

谷幅收缩对高拱坝变形及应力状态的影响

溪洛渡拱坝蓄水初期出现了较为明显的谷幅收缩现象,且量值远超同类工程,有必要开展谷幅收缩变形对拱坝变形及应力状态的影响研究。针对坝体已经历的三次完整蓄水-消落过程,对各条测线谷幅变形进行函数拟合,在此基础上,计算了各个蓄水-消落周期下,正常蓄水、死水位工况下坝体变位和坝体应力,对比分析了考虑谷幅收缩变形对大坝位移、应力及分布规律的影响。结果表明,正常蓄水工况下,在变形方面,一定幅度的谷幅变形引起坝体向上游变形趋势,可以部分抵消水沙压力造成的坝体向下游变形作用,使大坝变形减小;在应力方面,一定幅度的谷幅收缩会大大降低上游坝面坝踵拉应力和下游面坝体压应力,改善大坝受力状态。死水位时,随着谷幅收缩的加大,上游面主压应力持续增加,下游坝面主压应力先减小后增大,并在下游面将产生一定拉应力。研究表明,当前谷幅变形作用下,大坝具有较大的安全裕度。在预测极限谷幅状态下(VDL04测线谷幅收缩70.04 mm),溪洛渡高拱坝应力应变处于安全状态。     

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...     

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.     

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.     

溢流橡胶坝泄流特性试验

在大比尺试验模型上，对充水式橡胶坝的坝袋表面作用力、坝袋变形、泄流量等随上下游水位及内水压的变化情况，作了细致的量测，并经整理分析，提出了橡胶坝在自由出流时的流量系统经验公式，供该类溢流橡胶坝设计参考．     

澜沧江上游某倾倒变形体蓄水作用下演化机制分析及稳定性评价

澜沧江上游某电站左岸近坝大面积发育倾倒变形体。倾倒变形体早期河谷下切,受重力作用,产生一定范围的倾倒变形破坏,水库蓄水以后,地下水位抬升,倾倒变形体将被大面积浸泡并软化,导致其力学抗剪强度指标降低,倾倒变形体将有可能发生失稳破坏,从而威胁到水电站建筑物尤其是大坝的安全。该处倾倒变形体较为典型,结合相关地质资料建立二维离散元模型分析倾倒变形体不同部位变形破坏特征,成因机制,以及进一步发展演化机制。通过三维数值模拟分析其蓄水前后应力应变,并根据刚体极限平衡理论,对倾倒变形体在多种工况下不同破坏模式稳定性进行验算。     

土石坝透水地基的渗流控制方法

阐述了土石坝透水地基的渗流控制方法，具体措施有：设置截水槽；浇筑混凝土防渗墙或设灌浆帷幕；铺筑上游水平防渗铺盖。实践证明效果显著。     

纵向增强体土石坝设计理论在方田坝水库中的应用

基于工程实践,提出一种新坝型——纵向增强体土石坝。该坝型以常规土石坝为依托,在其内部建造集防渗与受力为一体的混凝土刚性结构体(纵向增强体),使其成为"刚柔相济"的坝工结构。在进行变形分析计算时,理论上将此纵向增强体作为竖向固端梁,考虑其承受上、下游水荷载与坝体堆石的作用力,特别是堆石沉降引起的纵向增强体表层的下拉荷载作用,同时考虑到纵向增强体在坝体中分割了上、下游坝壳料连续的应力应变关系,在各种工况下的力学表现更接近于挡土墙作用。根据提出的"纵向增强体土石坝"设计计算方法,结合工程实践,重点介绍纵向增强体土石坝在四川通江方田坝水库设计中的应用。