混凝土面板堆石坝面板接缝的渗流计算模型研究

基于等宽缝隙稳定流的运动规律,建立了面板接缝的渗流计算模型,并以公伯峡水电站大坝为例,对模型进行了验证。结果表明,该计算模型考虑了接缝充填情况,可计算确定各种接缝渗流要素,揭示了在面板接缝止水失效情况下面板堆石坝的渗流变化规律。     

混凝土面板干缩应力计算的接触面模型研究

基于湿度传导理论及一般外荷载作用下的接触摩擦单元理论,经过系统分析,建立了面板与垫层之间接触面的湿度场及干缩应力有限元计算模型。算例结果表明,应用该模型可以获得较为准确合理的接触面湿度场及干缩应力计算结果。     

不利围岩条件下调压井应力变形的有限元仿真分析

【目的】探讨不利围岩条件下调压井的应力变形特性。【方法】以摩洛哥某水电站调压井工程为例,运用大型有限元软件,建立了调压井应力变形分析的三维有限元模型,通过仿真计算获得了施工期与运行期调压井围岩及衬砌结构应力变形的分布与变化规律。【结果】在不利围岩条件下,施工开挖过程中围岩径向位移均指向井内,随着下层岩体的开挖,上层岩体的径向位移不断增大;沿高程方向,径向位移自上而下呈递减趋势,衬砌之前围岩变形基本稳定;运行期衬砌结构内、外侧环向正应力的分布规律沿高程方向基本一致,除调压井底部阻抗孔口处及调压井顶部外,内、外侧环向正应力均以拉应力为主,且自上而下大体呈递增趋势,内、外侧环向拉应力最大值均发生在调压井底部与阻抗孔口衔接处;施工期和运行期井周围岩的径向最大压应力及环向最大压应力均远小于围岩体的设计抗压强度,因此施工期井周围岩不会产生塑性破坏。【结论】在不利围岩条件下,调压井施工应采用自上而下分层开挖的方法,并及时喷锚和延迟一级衬砌;在调压井底部需采取加大衬砌混凝土标号、加设钢板内衬等增加强度的措施。     

考虑接触摩擦的混凝土面板干缩应力研究

【目的】研究垫层与面板之间的接触约束对面板干缩应力的影响。【方法】根据一般外荷载作用下的接触摩擦单元理论,建立了面板堆石坝混凝土面板与垫层之间接触面干缩应力的有限元计算模型。基于该计算模型,结合工程实例,分析计算了施工期混凝土面板的干缩应力。【结果】面板混凝土浇筑结束时及蓄水前,其表面和中心的干缩应力均为拉应力,且表面各节点的干缩应力大于中心各节点的干缩应力;蓄水前面板干缩应力的峰值较浇筑结束时明显增大。【结论】算例计算分析表明,应用所建立的模型可以获得较为准确合理的接触面干缩应力计算结果。     

裂缝密集型面板渗流的等效准连续介质模型

基于等宽缝隙稳定流的运动规律,首先建立了单一面板裂缝的渗流模型,在此基础上建立了裂缝密集型面板渗流的等效准连续介质模型。结果表明,对裂缝密集型面板按等效准连续介质模型进行模拟,可以获得较为准确的坝体渗流计算结果,且该模型具有有限元网格剖分简单、计算效率高等优点,是一种较为准确实用的面板渗流计算模型。     

均质土坝基础混凝土防渗墙应力变形特性研究

【目的】研究均质土坝坝基、坝肩混凝土防渗墙及其与土体接触面的应力变形特性,为工程设计提供依据。【方法】结合在建的陕西榆林横山县王圪堵水库混凝土防渗墙的均质土坝工程,在研究建立应力变形计算模型及计算方案的基础上,运用三维非线性有限元法,对施工期和运行期大坝典型断面、防渗墙及其与土体接触面的应力变形特性进行分析。【结果】在施工期和运行期,局部坝段的坝基防渗墙上部及左坝肩防渗墙左半部分区域存在小范围的拉应力区,但防渗墙不产生抗拉破坏;局部坝段的坝基防渗墙上部和左坝肩防渗墙大部分区域,以及防渗墙与上、下游土体之间的接触面,均存在拉应力区及剪切破坏区。【结论】为确保大坝安全,建议在坝基混凝土防渗墙周边尤其是在防渗墙与坝体填土衔接部位,设置变形过渡层,以改善接触面的应力状况。     

小水电站年发电量的预测模型及风险分析

通过对小水电站年发电量变化规律及其影响因素的分析,提出了基于小水电站年来水量、年来水量的时空分布及年负荷率等历史统计资料对小水电年发电量进行的线性回归模型,以及对预测结果进行风险分析的方法。最后结合小水电站实例说明了本方法的应用。     

流变效应对面板堆石坝应力变形的影响规律分析

【目的】研究堆石流变效应对面板堆石坝应力变形的影响规律,为预测坝体长期变形规律及应力应变分析提供参考。【方法】结合面板堆石坝工程实际,对堆石料的流变特性、流变计算模型及其有限元计算方法进行了分析与选择,在此基础上,结合国内某高面板堆石坝工程实例,运用三维有限元法,按考虑堆石流变效应和不考虑堆石流变效应2种计算方案,分析了流变效应对大坝应力变形的影响。【结果】流变使坝体及面板的应力变形均呈现增大的趋势,相比较而言,流变对于坝体向上游水平位移的影响最大,对坝体向下游水平位移和坝体竖向位移的影响次之,对面板挠度和面板顺坡向应力的影响则较小;流变对于坝体沉降变形的影响主要发生在堆石填筑后约10个月内;流变引起的附加节点荷载随时间的延长而呈先增大后减小的变化过程,大致在堆石填筑2年以后,流变影响基本消失。【结论】在工程实际中,考虑堆石料的流变效应及其影响是必要的。     

河谷宽高比对面板堆石坝应力变形的影响

【目的】研究河谷宽高比对高面板堆石坝应力变形的影响规律,为实际工程中坝址选择、河谷地形对坝体应力变形的影响分析等提供理论依据。【方法】运用三维有限元法,分别进行了河谷宽高比为3.0,2.0,1.0等3种方案下的大坝应力变形计算,并在此基础上进行了各方案大坝应力变形的对比研究。【结果】随着河谷宽高比的减小,坝体的各项位移和应力以及面板的位移均呈逐渐减小趋势,而面板应力却逐渐增大;当河谷宽高比由3.0减小为2.0时,坝体应力变形最大变化率为-8.89%(坝体大主应力),面板应力变形最大变化率为22.31%(面板顺坡向压应力);当河谷宽高比由2.0减小为1.0时,坝体应力变形最大变化率为-42.75%(左右岸坝体向河谷中心位移),面板应力变形最大变化率为54.73%(面板顺坡向压应力),可见当河谷宽高比小于2.0时,坝体及面板的上述主要应力变形项的变化率将成倍增大。【结论】在实际工程中进行坝址选择时,宜优先考虑河谷宽高比不小于2.0的坝址方案。     

心墙坝湿化变形的特点及其计算方法研究

在分析心墙坝湿化变形特点的基础上,对湿化变形的两种传统计算方法所存在的缺点和局限性进行了系统探讨,进而提出了湿化变形计算的初应变增量有限元法,并对该方法进行了实例验证。