覆盖层地基上惠水胶凝砂砾石拦河坝防渗设计方案研究

胶凝砂砾石坝的典型剖面是上、下游坝坡对称的梯形,断面大,应力水平低,经济环保,安全性高,对地基适应性强。目前,对软岩基上修建胶凝砂砾石坝的研究较多,而对于修建于覆盖层上的情况十分少见。贵州省惠水拦河坝工程为修建于覆盖层上的胶凝砂砾石坝。本文以此为例,建立二维有限元模型,计算分析防渗帷幕方案和截水墙方案的渗流场,坝基和坝体的应力变形特征及滑动面抗滑稳定性,进而探讨覆盖层上修建胶凝砂砾石坝的可行性。计算分析得出:两种方案的防渗效果良好,满足渗透稳定性要求,覆盖层坝基的沉降、应力都较小,变化均匀,满足承载力要求,坝体应力水平低,滑动面满足抗滑稳定要求。因此,覆盖层上修建胶凝砂砾石坝具有一定可行性,且综合考虑安全性和经济因素,防渗帷幕方案更具实用性。     

不同地基弹模对重力坝动力特性的

基于有限单元法,采用振型分解反应谱法对龙滩水电站非溢流坝段在不同地基弹性模量下的动力特性进行了分析,研究了混凝土弹性模量与地基弹性模量的比值与坝体应力、位移、自振频率之间的关系,结果表明：（1）地基越柔坝体自振频率越小;（2）坝体位移随地基弹模的降低而增大;（3）坝体应力受地基弹模影响较大,特别是当混凝土弹性模量与地基弹性模量的比值较大时,尽管能减小坝踵处的拉应力,但坝踵和坝趾处也出现较大压应力;（4）混凝土弹性模量与地基弹性模量的比值在1.0与2.0 之间对坝体动力特性影响相对较小。该结论可供设计、施工和同类工程参考。     

基于Kriging模型的重力坝结构优化

为解决优化算法与有限元分析直接结合对坝体结构进行优化带来的计算量大、效率低的问题,以某混凝土重力坝非溢流坝段为分析对象,分别构建坝体安全系数、横断面最大宽度及横断面面积Kriging模型;结合遗传算法,以坝体横断面面积最小为优化目标对坝体进行优化。在此基础上,应用功能梯度材料思想对最优断面材料分区,使坝体关键部位应力分布更加合理。研究结果表明:(1)Kriging模型的计算精度满足工程设计要求,基于Kriging模型的优化算法较原算法大幅度缩短优化时间;(2)优化后坝体断面面积减小14.02%;(3)坝踵处采用弹性模量为14 GPa混凝土,坝趾处采用弹性模量为25.5 GPa混凝土且弹性模量梯度不大于11.5 GPa,有利于坝体应力分布,具有一定的工程应用价值。     

hardfll坝坝基弹模的变化对坝体

为了了解hardfill坝的发展状况,并且研究hardfill坝在不同的建基面状况下的坝体应力的分布规律,本文通过变化地基的弹性模量的大小、地基的均质条件及倾斜度,运用有限元软件计算,得出了坝踵、坝趾的应力变化规律,指出了hardfill坝体相对与重力坝的优势之一是对地基基础的灵活的适应性,得到了坝体不宜修建在不均质的地基基础之上,避免修建在软基上的结论。     

土石坝坝体复合土工膜防渗斜墙的受力分析

在土石坝坝体防渗中,土工膜有时作为一种防渗材料铺设在坝体的上游坡中,以保护坝体的安全运行.在试验基础之上,重点分析复合土工膜的主要力学特性,并结合一座建在深厚覆盖层上的复合土工膜防渗土石坝,对其进行非线性结构分析,着重研究复合土工膜与坝体结构面之间的剪切变形特性.试验结果表明,复合土工膜与坝体粗粒料垫层结构面的剪应力-剪应变关系为应变软化型.计算结果表明,在现有可能不利条件下,该坝坝体、坝基及复合土工膜的应力变形均在合理可控范围之内,大坝结构安全能够满足要求.     

基于反应谱法的RCC重力坝动力可靠度分析

在反应谱理论的基础上结合响应面法显式表达了RCC重力坝的功能函数,解决了在动力分析中弹性抗拉和抗压的功能函数不能显示表达的困难,再运用JC法求解可靠度指标.以铅厂水电站RCC重力坝为例,计算了其结构可靠度指标.结果表明,整个坝体的抗压强度可靠度指标均比较高,均满足规范要求.坝踵、上游坝坡转折处、坝基面、坝趾部位的抗拉可靠度指标较小,甚至小于1,表明这些地方的拉应力超过混凝土的允许抗拉强度,甚至被破坏.这从动力特性分析的结果中能够得到印证.可见,运用这种方法计算可靠度指标效率高,实用性强.     

基于反应谱法的R重力坝动力可靠度分析

在反应谱理论的基础上结合响应面法显示的表达了RCC重力坝的功能函数,解决了在动力分析中弹性抗拉和抗压的功能函数不能显示表达的困难,再运用JC法求解可靠度指标。以铅厂水电站RCC重力坝为例，计算了其结构可靠度指标。结果表明，整个坝体的抗压强度可靠度指标均比较高，均满足规范要求。坝踵、上游坝坡转折处、坝基面、坝趾部位的抗拉可靠度指标较小，甚至小于1，表明这些地方的拉应力超过混凝土的允许抗拉强度，甚至被破坏。这从动力特性分析的结果中能够得到印证。可见，运用这种方法计算可靠度指标效率高，实用性强。     

密集缓倾软弱夹层影响下的坝基失稳破坏模式研究

缓倾软弱夹层是影响坝基抗滑稳定的重要因素之一，密集发育的缓倾软弱夹层使坝基稳定问题变得更加复杂。开展关于密集缓倾软弱夹层影响下的坝基失稳模式研究，对复杂地基条件下的工程安全和坝基处理具有重要意义。本文以大藤峡水利工程泄水闸2个典型坝段为研究对象，分别采用地质力学模型和数值模拟方法进行研究。研究中充分考虑密集缓倾软弱夹层、断层等地质构造的不利影响，获得了闸室与坝基的破坏过程与破坏形态，确定了综合法稳定安全系数为KSC=3.30～4.18，揭示了大藤峡泄水闸坝基的破坏模式为浅层基岩的挤压屈服破坏，缓倾软弱夹层未形成滑移通道，坝基没有出现深层滑动失稳破坏。研究结果表明，坝踵区与坝趾区破坏较严重，是工程的薄弱部位，需采取工程措施进行加固。研究成果为工程加固方案设计提供了重要依据，为类似工程坝基稳定性研究提供借鉴与参考。     

龙滩水电站左岸拐弯坝段动力结构

基于线弹性三维有限元法，采用振型分解反应谱法，对龙滩水电站左岸拐弯坝段设小机组进水口方案和取消小机组方案分别进行了动力计算分析，研究了该坝段的位移和应力分布规律。结果表明:两种方案下的位移变化规律一致，总位移最大值出现在坝顶的同一位置；坝体主要截面的坝踵处出现了较大的拉应力，坝趾处也出现了不常规的应力集中现象，但拉应力区域都很小；各截面的最大压应力都在混凝土抗压强度之内；该坝段满足抗震要求。     

富浆胶结砂砾石防渗保护结构施工工艺及质量控制方法

针对常规胶结砂砾石耐久性不足的问题,根据"宜材适构"的筑坝理念,在胶结砂砾石中增加胶结材料用量,形成富浆胶结砂砾石作为坝体的防渗保护结构。结合国内第一座胶结砂砾石永久性工程——四川省顺江堰引水枢纽工程,进行了富浆胶结砂砾石防渗保护结构的骨料生产、拌和、运输、仓面作业等施工工艺研究,并分析总结了材料、拌和以及仓面质量控制的指标及措施。研究得到了一套适用于胶结砂砾石坝防渗保护结构的施工工艺和质量控制方法并成功应用,对指导该坝型的建设和推广具有重要意义。     

土坝扩建加高新老坝体结合面应力应变分析

采用二维非线性有限元分析方法,筑坝材料本构模型选用邓肯E-ν模型,对清林径水库扩建工程加高后主坝进行了应力应变分析,比较全面的了解了土石坝坝体变形和应力分布规律.计算结果表明,新老坝体结合面剪切作用较强,计算应力水平较高,可能发生剪切破坏,产生剪切裂缝.     

伦潭碾压混凝土重力拱坝诱导缝研究

采用三维有限元方法,对伦潭碾压混凝土重力拱坝诱导缝设置和施工过程进行了模拟.综合各种因素,对坝体变形、坝体应力进行计算,全面分析了该坝的坝体应力状态.对设缝前后拱坝的工作特性进行了比较,同时还论证了诱导缝设置的合理性.通过以上的分析计算,认为该拱坝坝体较高高程部位的坝体应力分布及变形对称性不好,建议进一步优化体型,为工程安全设计提供参考.     

含复杂结构面RCC高拱坝坝肩抗滑稳定研究

复杂地质条件对坝体抗滑稳定极为不利,尤其是存在结构面相互切割成岩块,削弱岩体完整性,对坝肩抗滑稳定影响较大。某RCC高拱坝最大坝高132m,坝址区地质条件复杂,断层和长大裂隙密集带纵横交错,层间剪切带横切山谷,坝肩抗滑稳定问题突出。为了探讨复杂地质条件下结构面对坝肩稳定和变形的影响,采用三维地质力学模型超载法破坏试验并结合有限元计算,对各结构面变位进行分析,揭示了影响左坝肩稳定的结构面是f5、f4、Lp285、L2、fj2、fj3、fj4,影响右坝肩稳定的结构面是f4及Lp4-x、fj3、fj4;模型试验求得坝肩整体稳定非线性变形超载安全系数K_2=3.4~4.3,有限元计算K_2=3.0~4.0,坝肩整体稳定满足要求;在此基础上,基于块体理论,根据坝肩结构面产状及组合,开展了典型滑移块体的失稳研究,并总结滑裂面失稳判定区间,分析得出两岸坝肩3种典型块体中"关键块体"位于左岸,试验得到"关键块体"安全系数为2.4~3.0,说明复杂结构面削弱坝肩稳定,需进一步进行处理,以提高坝肩抗滑稳定性。     

土石坝变形监测平面模型方法研究与应用

影响土石坝运行安全两大主控因素是变形与渗流,其中不均匀沉降是影响土石坝变形安全的主要体现。坝体变形不协调,将影响大坝安全运行,而坝体变形监控与模拟分析技术研究是保障土石坝安全运行的关键技术问题。现阶段土石坝变形监控与模拟分析技术普遍采用单点时序预测模型,难以反映大坝的整体变形状态,而基于单点序列的平面模型在理论和方法上研究较少。基于克里金插值方法建立了土石坝变形平面模型,通过某砾石土心墙堆石坝监测资料模拟分析表明,该变形监测平面模型建模方便,精度较高,具有良好的工程应用价值。     

狭窄河谷碾压混凝土高拱坝分缝形式研究

特殊的地理条件使得西部地区形成了许多狭窄河谷,对于这些狭窄河谷,修建碾压混凝土高拱坝具有节约水泥用量、简化施工工艺、加快施工速度和工程造价低等优点。而狭窄河谷碾压混凝土高拱坝在施工及运行期可能会因为过大温度应力从而产生危及坝体安全的贯穿性裂缝,解决此问题的方法之一是在坝体上设置结构缝。立洲碾压混凝土拱坝最大坝高为132 m,为世界级高碾压混凝土拱坝。根据立洲碾压混凝土拱坝地质力学模型试验结果,得出坝体需设缝的必要性。随后采用三维有限元数值计算方法,通过建立立洲碾压混凝土拱坝三维有限元分析模型,探讨、评价各分缝方案中在正常运行期坝体的应力、变形特征。在此基础上,通过超载至模型失稳破坏,研究不同分缝形式下坝体的开裂破坏特性,找出一种相对较优的坝体分缝方案,以期能为工程的设计提供一些参考。     

浪河水库心墙堆石坝应力变形分析及安全评价

采用非线性有限元法,应用邓肯E-B模型对浪河水库黏土心墙堆石坝进行了应力变形分析.计算模拟了大坝未蓄水时、蓄水后及水位突降过程,得出各个时期的坝体最大断面上各部分的位移和应力分布.计算结果表明,在上游坝坡处堆石部分有滑坡的可能性,采用刚体极限平衡法给予校核,计算结果与实测规律一致.对于坝体渗流稳定也做了相应的计算分析,并对坝体安全稳定作出了相应的评价.通过分析得知坝体裂缝主要是坝体产生不均匀变形所致,分析结果为坝体加固措施的设计及实施提供了必要的参考.     

浪河水库心墙堆石坝应力变形分析

采用非线性有限元法,应用邓肯E-B模型对浪河水库粘土心墙堆石坝进行了应力变形分析。计算模拟了大坝未蓄水时、蓄水后及水位突降过程,得出各个时期的坝体最大断面上各部分的位移和应力分布。计算结果表明,在上游坝坡处堆石部分有滑坡的可能性,并采用刚体极限平衡法给与校核,计算结果与实测规律一致。对于坝体渗流稳定也做了相应的计算分析,并对坝体安全稳定作出了相应的评价。通过分析得知坝体裂缝主要是坝体产生不均匀变形所致。分析结果为坝体加固措施的设计及实施提供了必要的参考。     

塑性混凝土墙在病险土石坝加固中的应用

经过有限元计算和时比分析,基于混凝土弹性模量越高,拉应力越大,防渗墙与坝体的变形越不协调,相应提出了病险土石坝防渗墙宜采用低弹模塑性混凝土的看法;经过长期的防渗墙材料试验和研究认为,随着水泥用量的增加.塑性混凝土强度、弹性模量增加,弹强比也略增大,极限应变则降低;根据福建省病险土石坝特点配设的塑性混凝土材料配合比和试验研究的物理力学性能指标,可供类似工程设计参考.     

重力坝系统可靠度及敏感性研究

以重力坝的可靠度、敏感性及相关性为研究对象,重点考察坝趾压坏、坝踵拉裂、沿建基面滑动三种破坏模式。首先将四种改进及新提出的算法引入至重力坝的构件可靠度计算中,通过蒙特卡罗模拟法对计算精度进行了验证,探讨了四种算法在坝体可靠度计算中的适用性;接着研究了三种功能函数对各随机变量的敏感性,包括分布参数的敏感性和随机变量对极限状态方程的敏感性,通过引入四种重要性度量指标,得出了显著影响三种功能函数的随机变量;定量确定了三种功能函数（失效模式）之间的相关系数;最后,通过三种功能函数相关系数大小,得出重力坝的体系可靠度及其失效概率。     

两种本构模型的土石坝应力变形分析比较

分别利用邓肯-张模型与椭圆—抛物双屈服面模型对深厚覆盖层上的狮子坪心墙堆石坝进行了应力变形三维有限元计算,分析了两种本构模型应力变形计算结果的差异。结果表明,两种模型计算的坝体变形和应力分布规律基本一致,但也存在一些差异。双屈服面模型计算的坝体最大沉降比邓肯-张模型结果小2.2%。双屈服面模型计算的最大顺河向水平位移与最大竖向沉降之比为0.22,与已有多个工程监测资料比较接近,而邓肯-张模型结果则偏大,为0.37。采用心墙拱效应系数R来对心墙拱效应进行评价,结果显示邓肯-张模型计算的心墙拱效应更强烈。邓肯-张模型计算的上游坝壳小主应力降低更显著,但均未出现拉应力。