基于模量逐步软化的真拟静力永久变形计算方法

基于地震整体变形分析原理,针对传统的等效节点力法和软化模量法无法全面考虑土体在地震荷载作用下的软化效应和体积收缩特性等问题,提出了一种较适合高心墙堆石坝的永久变形计算方法.该方法在动力时程分析中重点考虑了逐渐累积的残余剪应变和残余体应变对应力应变关系的软化效应,同时考虑了各时段残余振动孔压引起的最大动剪切模量的衰减效应.算例分析表明,考虑模量逐步软化的拟静力永久变形计算方法既可以较为真实地模拟地震实际情形.又能够得到坝体各部分永久变形的发展和累积过程.     

汶川地震中紫坪铺混凝土面板堆石坝震害分析

汶川地震中,紫坪铺混凝土面板堆石坝坝坡、面板和结构缝均出现一定程度的破坏,大坝发生了整体变形.根据这些震害现象,结合振动台模型试验和数值分析的成果,从坝坡破坏性态、坝顶加速度反应、面板应力与变形、大坝的地震变形和面板缝的破坏形式几方面讨论了面板堆石坝破坏机理和抗震性能.在此基础上,对面板堆石坝抗震设计的着力点和抗震措施提出了建议:在面板堆石坝抗震设计中,高面板堆石坝上部面板在地震中可能出现的高应力区是着重点之一;应该考虑坝体地震永久变形对面板附加应力的影响;应特别注意坝顶区堆石体的稳定,建议选择钉结护面板加固方案,从而提高地震时坝顶区堆石体的整体稳定性.     

土石坝地震永久变形分析

永久变形分析方法主要包括两类，一类是滑体变形分析，一类是整体变形分析，而在后一类方法中，具有典型代表性的是Ｓｅｒｆｆ的等价结点力法和Ｔａｎｉｇｕｃｈｉ的等价惯力法，本文吸收这两种方法的优点，建立了一种土石坝地震永久变形计算方法，编制了相应的有限元计算程序，用于瀑布沟土石永久形数值计算，结果符合一般观测规律，验证了本文方法的合理性。     

观音岩水电站混合坝插入式接头的抗震性能

观音岩水电站混合坝插入式接头高度达71,m,是大坝结构的薄弱环节,接头的动静安全直接关系到工程全局.以薄层单元模拟插入式接头中堆石坝心墙与混凝土的接触面,堆石和心墙料采用Hardin非线性动力本构模型,在三维非线性静力分析基础上,基于时程法对大坝连接坝段进行了地震动力分析,揭示了在地震过程中接头部位接触面的开合变形性态、剪切破坏及地震永久变形情况.三维非线性仿真分析的结果表明:在设防烈度地震作用下,土质防渗体与混凝土坝接触面仅在靠近顶部和两侧部位发生一定张开,张开度较小,张开持续时间短,接触面并未形成贯通的张开面;接触面剪切破坏范围较小,顶部具有一定程度的永久变形.综合来看,插入式接头的抗震安全性是有保障的.     

高尾矿坝的暴雨渗流和地震液化有限单元分析

本文先将连续暴雨期稳定渗流的水力势与尾矿坝的变形紧密结合起来,列出平衡方程和拉普拉斯方程,用等参数有限单元法联立求解位移和水力势,计算静应力;其次将振动孔隙水压力引入平衡方程式中,用有限单元法求解地震期间的位移和水力势;最后将平衡方程式与不稳定渗流方程式结合起来,联立求解地震结束后的位移与水力势,实际上本文提出了一个适用于尾矿坝和土坝非线性静力分析和渗流分析的以及动力分析的二维有效应力方法.利用该法对德兴铜矿4号高尾矿坝作了具体计算,求得该坝在连续暴雨期间的静应力、流网、在地震期间和地震结束后的水力势、地震孔隙水压力的增长、扩散、消散以及液化的发生、发展、地震残余变形及其随时间的变化等等.     

尾矿坝液化流动变形分析

介绍了基于双线性模型的砂土液化流动变形分析方法,并用二维商用软件ALID(Analvsis for Liquefaction.induced Deformation)分析了Moch.koshi尾矿坝地震液化流动变形,其中滩长分别按5 m和38 m,坝基土液化和非液化共计3种组合.通过计算分析发现了该坝在不同条件下发生液化流动变形的一些规律.计算结果表明,增加滩长、降低水位线的高度.将有助于减小坝体液化流动变形.增强坝体的稳定性;坝基土发生液化流动将导致尾矿坝整体发生流滑.探讨了用反压体、稳定柱、加筋和密实等措施抑制尾矿坝液化流动变形.     

水布垭混凝土面板堆石坝地震永久变形分析

以水布垭混凝土面板堆石坝为研究对象,采用考虑残余体积应变与残余剪应变的计算模型进行整体永久变形分析,得出了动力变形量及其分布特点,以及永久变形对高面板堆石坝防渗系统的影响。结果表明,在地震作用下高坝上部面板与垫层间的动位移存在相位差,使面板动应力在上部产生明显的变化,需要给予重视;高混凝土面板堆石坝在0.1g峰值加速度地震作用下产生的永久变形,对于300m级高的混凝土堆石坝结构的影响不显著。     

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。     

地下结构抗震设计方法整体强制反应位移法

基于地震作用下地下结构主要受周围土层变形控制这一基本思想,在地下结构抗震设计方法强制反应位移法的基础上,探讨了一种新的抗震设计方法——整体强制反应位移法.新方法将土层变形施加到计算模型的整个土层有限元上以模拟地震作用,避免了原方法所施加土层变形传递到远离模型边界位置会发生衰减的现象.结合上海市某地铁车站的计算实例,详细介绍了该方法的具体实施步骤、基本特点.同时以动力时程法为基准,分析了该方法在不同地震动强度下的计算效果.研究表明,整体强制反应位移法的计算结果与动力时程法符合较好,设计理念体现了地下结构的震害机制,是一种方便有效的抗震设计方法.     

对"混凝土坝抗震设计中的若干问题"的一点修正

作者在短文中建议在我国抗震设计中用"完全二次组合法(CQC法)"计算地震荷载."CQC法"为空间多层建筑的地震位移和地震内力计算方法,能否适用于混凝土坝的动荷载分析,希能引起从事抗震设计、研究工作者的讨论.欢迎各种意见在本刊发出一年以内寄本刊编辑室.     

碾压混凝土坝结构性态的块体元与有限元耦合分析模型

将有限元和块体元相结合,用有限元描述碾压混凝土本体内部的位移场和应力场,用块体元从整体上分析层面的影响.在对有限元和块体元耦合效应分析的基础上,针对碾压混凝土坝的成层特点和分区界面之间变形的不连续性,建立了碾压混凝土坝的变形分析模型,并编制了相应的耦合计算分析程序.实例表明,该分析模型能较好地模拟碾压混凝土坝的工作性态,既可描述碾压混凝土坝的复杂变形,又可分析其破坏过程,充分发挥了块体元与有限元各自的优势.     

地铁隧道非线性地震响应动力分析

地铁隧道抗震研究是当今地震工程界重要的研究方向。对广州地铁四号线地铁隧道进行了地震响应非线性有限元分析。采用动力有限元数值分析方法,提出估算地铁隧道地震响应永久变形的有限元计算模型。通过动力有限元方法确定地铁隧道的残余变形量,将各个时刻重复通过计算所确定的残余位移累加得到地震作用后地铁隧道的永久变形量。通过分析地铁隧道的永久变形量确定地铁隧道地震响应稳定性,为地铁隧道地震稳定性分析提供了参考依据。     

面板堆石坝地震永久变形计算方法研究

针对面板堆石坝提出一种地震永久变形的计算方法,该方法以滑动本位移分析法为基本出发点,首先利用有限单元法对面板堆石坝进行静、动力反应分析;然后采用数学规划法,求解地震过程每一时间步的最小抗滑稳定安全系数及相应的滑裂面位置,从而得出整个地震过程中坝体的最危险滑裂面;在最危险滑裂面引入无厚度接触面单元,重新进行有限元动力反应计算,计算出滑裂面各单元的地震永久变莆,结果表明本方法具有合理性和实用性。     

地震对金沙江金坪子滑坡的稳定性影响分析

金沙江乌东德水电站金坪子滑坡的稳定性对于该水电站的安全运行具有重要意义.为探究地震作用对金坪子滑坡体稳定性的影响,以金坪子滑坡Ⅱ区为例,在滑坡地质模型研究的基础上,运用极限平衡法及动力时程分析法,通过研究滑坡稳定性系数以及滑坡位移、速度、加速度曲线变化,综合研究了滑坡体在天然与加速度峰值为0.1g地震两种状态下的稳定性.分析表明:地震作用下坡体安全系数小于0.8,证明坡体在遭遇地震时可能发生失稳;坡体对地震作用的响应存在一个高程放大效应,坡体变形强度随高程增加而增大;经计算,地震变形峰值发生在6 s时刻,滑坡体最终永久变形位移达26 cm;地震作用下坡体变形的振幅呈循环往复变化,导致坡体内惯性力呈往返运动,降低了岩土体之间摩擦力导致产生的弧形破坏,同时在运动过程中为地下水渗入提供了路径,降低了坡体的稳定性.本文分析成果对研究同类坡体变形具有一定借鉴意义.     

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.     

黏质路基土永久变形改进计算方法

通过室内重复荷载三轴试验,测试了36种工况下黏质路基土永久应变与试验加载次数之间的关系;采用统计回归的方法对黏质路基土永久变形预估模型进行了标定与修正.以分层应变总和法为基础,结合道路渠化交通的考虑,提出了分条分层总和法作为柔性路面路基土在车辆重复荷载作用下永久变形的改进计算方法,并详细说明该方法的计算原理及步骤.结合典型柔性路面结构实例,计算了黏质路基土的永久变形量,并通过对比分析,验证了该方法的合理性.     

尾矿坝地震稳定性分析的区间模型及应用

在尾矿坝地震稳定性分析中,为适应计算参数本身具有的随机性和未确知性,将计算参数转换成盲数形式;针对尾矿坝地震稳定的极限平衡分析问题,提出一种计算尾矿坝安全系数的新方法,并将该模型应用到某尾矿坝的地震稳定性分析中。实际分析结果表明:运用盲数运算法则可以计算稳定性系数在不同取值区间内的可信度,克服了传统方法描述过于绝对化的问题,为判断尾矿坝的稳定状态提供了更全面的依据;该尾矿坝边坡安全系数低于1.3的可能性为13%,即在发生烈度为Ⅶ度的地震时该尾矿坝安全的可能性为87%,失稳的可能性较小,与实际情况相吻合;盲数理论在尾矿坝地震稳定性分析中能更好地考虑参数的不确定性,完善了尾矿坝稳定性分析理论,为尾矿坝稳定性的分析提供了一条新的途径。     

深厚覆盖层上高土石坝抗震稳定性的三维分析

常规的拟静力方法不能反映出深厚覆盖层上高土石坝的动力特性,而应从坝体材料的动力稳定性、坝体地震后的永久变形和坝坡地震过程中稳定安全系数时程变化等方面综合评价大坝的安全性.结合一工程实例,建立了深厚覆盖层上高土石坝的三维有限元动力分析模型,对大坝的抗震稳定性进行分析及评价.研究表明: 坝体中较大的加速度数值集中在坝顶向下1/3的坝高范围,而此处以下部分的加速度数值与基岩加速度数值大致相同或略小;地震过程中,坝坡最危险安全系数滑弧由静力最危险滑弧逐步向坝顶方向移动.     

基于PFC~(2D)的地震作用下湖南某尾矿坝稳定性分析研究

地震作用下尾矿坝中颗粒应力、应变曲线分析是整个尾矿坝安全稳定性分析中的重要组成部分.通过对PFC2D软件在尾矿坝安全特性上的应用研究,运用颗粒流离散元方法,对某尾矿坝进行了数值模拟,为PFC的工程应用提供新实例.模拟结果表明:地震作用下尾矿坝的整体滑移部分多为下部首先产生较大位移之后上部开始滑动,从而由局部滑移造成坝体整体滑移;初期坝和细粒砂相对于基岩更易产生滑移,且滑移位移明显,细粒砂相对于粗粒砂较易产生位移;尾矿坝的剪切应变随着地震荷载的变化而变化且最大变化处位于坡脚处,位移云图出现分层破坏面表明该尾矿坝已经处于破坏状态.通过分析尾矿坝数值模型,从而对地震作用下的尾矿坝安全性能做出判断.     

重复荷载作用下粘性路基土的永久变形预估

利用室内重复荷载三轴试验,研究了在含水量、压实度和偏应力影响下粘性路基土的永久变形特性,并以Tseng-Lytton路基土永久变形预估模型形式为基础,对Tseng-Lytton模型进行了改进和标定,建立了粘性路基土的永久变形预估模型;最后利用分层应变总和法,并结合一个典型粒料柔性基层沥青路面结构实例,计算了路基土的永久变形量.