不同本构模型下高心墙堆石坝应力变形对比分析

采用邓肯E-υ线性和非线性模型、邓肯E-B线性和非线性模型、成都科大K-G模型、Mohr-Coulomb模型,结合某高心墙堆石坝,进行二维静力有限元应力变形分析.通过模拟坝体的施工和蓄水过程,研究双江口高心墙堆石坝在不同本构模型下坝体和心墙应力变形特性与差异,探讨不同本构模型在高堆石坝数值模拟中的适用性.     

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。     

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.     

扎毛水库混凝土面板坝结构非线性有限元分析

基于邓肯E-B模型对扎毛水库混凝土面板堆石坝进行了结构非线性有限元分析,给出了坝体和面板在竣工期、蓄水期的应力变形及分布规律。计算结果表明:坝体的总体变形较小,最大沉降量为44.67cm,约为坝高的0.6%;面板最大拉应力和压应力分别为1.53MPa和2.32MPa,均未超过混凝土的极限抗拉-抗压值;面板的最大挠度为12.4cm,周边缝的变形也不大,均在已建工程实测值范围内。     

基于邓肯-张模型的堆石坝有限元分析

随着堆石坝坝高的增加,坝体应力变形分析已成为坝体设计中不可缺少的一部分,有限单元法是进行应力变形分析的一种有效方法。基于ANSYS研究平台,对ANSYS进行二次开发,利用参数化设计语言APDL编写程序,建立邓肯-张本构模型,模拟堆石坝施工程序,分层填筑坝体,逐步施加荷载。利用邓肯-张模型分析堆石坝坝体应力应变随时间的变化过程。计算过程中,为使大坝的填筑和蓄水过程更接近工程实际情况,程序把每一荷载步计算完成后的终了应力输出,作为下一荷载步的初始应力。由于初始应力的引入会造成附加位移,采用约束荷载平衡法消除这一位移对坝体变形的影响。利用二次开发程序对均质和非均质堆石坝分别进行研究,结果符合堆石坝坝体应力应变分布规律,程序具备相应的可靠性。该程序基于参数化设计,使用方便,可普遍应用于堆石坝工程的应力应变分析。     

特高心墙堆石坝基础混凝土垫层受力特性研究

目前我国已规划设计的200 m级以上特高心墙堆石坝,除深厚覆盖层上240 m高的长河坝外,其余工程均清除心墙基础部位全部覆盖层和软弱岩层,并浇筑混凝土垫层找平。混凝土垫层作为防渗心墙与基岩的连接部位,其受力情况复杂且影响因素较多。通过有限元数值计算,研究某315 m特高心墙堆石坝基础混凝土垫层的应力变形状态。计算结果表明:对于“V”形深切峡谷的特高心墙堆石坝,上覆坝体压力大部分传至岸坡,混凝土垫层在左、右岸中下部变形较大,将导致河床中部混凝土垫层横河向拉应力增大;上覆坝体压力以及防渗心墙拱效应等原因将导致混凝土垫层在心墙与反滤交界位置顺河向拉应力增大;合理设置垫层结构纵缝、适当增加垫层厚度等措施可有效降低混凝土垫层拉应力。     

混凝土面板堆石坝反分析的神经网络方法

建立了坝体沉降变形分解的统一模型,采用最小二乘法进行多元线性回归分析,将面板堆石坝坝体沉降变形的实测值分解为荷载作用变形与蠕变作用变形。运用MATLAB语言提供的神经网络功能函数,建立面板堆石坝反分析的BP神经网络模型,对邓肯E-B模型的材料参数进行反演计算。实例计算结果表明,该方法简单、有效、可靠,计算结果满足工程精度要求,可应用于实际工程。     

分区填筑标准对高心墙堆石坝坝体变形协调及安全性影响研究

基于分区填筑相对密度指标，研究了某300 m级高心墙堆石坝坝体变形协调及安全性。对大坝进行三维弹塑性固结有限元分析，从坝体变形协调、心墙应力拱效应、水力劈裂和坝顶裂缝等方面评价了大坝安全。结果表明，盲目提高各分区填筑标准并不能使坝体各分区变形协调，而适当降低过渡区填筑相对密度、提高堆石区填筑相对密度，可使坝体变形从心墙到堆石区平稳过渡，同时减弱过渡区对心墙的拱托作用，有利于抗水力劈裂安全。采用Leonards法和有限元应变法判断了坝顶裂缝的开展，认为堆石区填筑相对密度过低是坝顶产生横向裂缝的必要条件。根据计算结果，提出了最有利于大坝安全的理论最优填筑方案，并建议了经济最优方案。     

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.     

混凝土心墙土坝的应力变形分析及结构优化

以北槎垅水库土石坝除险加固工程为实例,综合考虑了大坝渗流场和应力场的耦合效应以及混凝土防渗心墙与土体之间的接触效应,建立了土石坝防渗心墙弹塑性有限元模型,分别对防渗心墙不同厚度、不同位置以及不同材料参数下的有限元模型进行了应力变形分析,分析了防渗心墙厚度、坝体中的位置以及材料参数变化对坝体及防渗墙应力变形的影响,最后对防渗心墙几何及材料参数的合理取值进行了分析。     

混凝土面板堆石坝反分析的神经网

建立了坝体沉降变形分解的统一模型,采用最小二乘法进行多元线性回归分析,将面板堆石坝坝体沉降变形的实测值分解为荷载作用变形与蠕变作用变形。运用MATLAB语言提供的神经网络功能函数,建立面板堆石坝反分析的BP神经网络模型,对邓肯E-B模型的材料参数进行反演计算。实例计算结果表明,方法简单、有效、可靠,计算结果满足工程精度要求,可应用于实际工程。     

克田混凝土拱坝三维有限元分析研

采用三维有限元方法对克田混凝土拱坝在多种荷载组合下的坝体应力及变形进行了计算,结果表明,坝体变形与应力及变形均符合有限元计算的一般规律。坝体最大位移在允许的范围内。坝体上游面应力偏大,但是进行有限元等效应力核算后,计算结果基本在规范允许的范围之内。     

堆石体分区和堆石料压缩模量对面板坝变形影响分析

采用邓肯-张E-B模型和ANSYS数值分析软件,结合水布垭面板坝工程,研究了200 m级面板坝主、次堆石料不同压缩模量及堆石分区形式对坝体的沉降、应力和面板挠度等的影响。通过比较分析,结果表明：坝体最大沉降和面板最大挠度均随着主、次堆石压缩模量比值增大而增大;顶部面板顺坡向0.35倍处的面板挠度最大并有较大程度的反弯,为了减小挠度和反弯趋势,可增大主堆石料的压缩模量;主、次堆石压缩模量比值在1~2以内,可以选择分界线在坝轴线上游的分区形式,可以明显提高软岩的利用量而且坝体和面板的变形尚在接受范围之内;否则,分界线要置于坝轴线下游1∶0.2~1∶0.5之间,保证主堆石在0.5~0.75倍的充分坝宽,这样的分区对坝体和面板的变形才更为有利,值得推广应用。     

基于沉降数据对Tatay面板坝变形参数的反演分析

根据Tatay面板坝的实际情况和工程特点,建立了混凝土面板堆石坝坝体及坝基的三维有限元模型。根据施工期、运行期测得的原型大坝沉降变形资料,用堆石体的时效分量模型对其进行分析处理,分离出自重、水压力引起的变形和时效分量。为了避免水管式沉降仪和电磁式沉降管的在监测过程中的监测缺陷,以减小反演误差,先依据电磁式沉降管测得的沉降变形,采用可变容差法反演得到堆石体的邓肯张E-B模型参数,然后以水管式沉降仪测得的沉降变形作为校核依据。     

多重势面模型在低弹模混凝土防渗墙应力变形分析中的应用

采用应力型多重势面模型模拟低弹模混凝土的本构关系,模型参数选择邓肯E-B模型的参数,将土石坝混凝土防渗墙施工过程中槽孔开挖、泥浆固壁和混凝土回填作为一级荷载简化处理。利用自行开发的三维有限元程序对某土石坝工程进行计算,计算结果表明：简化处理结果能反应墙体施工影响,低弹模混凝土墙体采用多重势面模型的计算结果与邓肯E-B、线弹性计算结果具有一致的变化规律,在墙体与基岩交接处应力范围处于邓肯E-B模型与线弹性之间,应力曲线在墙体中下部更平滑。     

复杂地基下高心墙堆石坝变形特性影响研究

随着我国高心墙堆石坝在复杂地质条件下的不断建设和投运,大坝变形对坝高及覆盖层等边界因素的响应特性成为工程关注的热点问题。为此,根据已建多座高心墙堆石坝坝型特征、坝体、地基材料力学参数及覆盖层情况,按照不同坝高与覆盖层厚度拟定了20种计算数值仿真方案,探求了在复杂地基下高心墙堆石坝坝体变形特性及量值与边界条件之间的响应关系。结果表明,坝高及覆盖层与大坝变形大体呈正相关响应,对大坝沉降变形的影响大于水平向,但响应关系会随着坝高和覆盖层之间的比例变化有所不同。在一定坝高时当覆盖层超过一定厚度后增量影响效果明显衰减,当覆盖层较深时坝高增加到一定量值后增量效应也会降低。     

黄沙水电站拱坝设计与施工

对黄沙单曲拱坝的坝体结构应力应变作了拱梁分载法和ANSYS三维有限元分析计算,并且进行了等效应力核算。计算结果表明,坝体应力变形满足安全要求。同时对大坝的基础开挖和坝体施工作了详细的介绍。     

高心墙堆石坝心墙沉降变形测值延补方法研究

高心墙堆石坝变形资料的完整性对认识心墙沉降变形规律具有重要意义。针对现有的高心墙堆石坝延补方法较少能考虑到序列的测值特性及延补期长短、方法实际适用性不强等问题,采用常用的堆石坝变形测值延补方法,考虑环境量、序列自身特性、空间变化规律、空间测值相关性等,构建了适宜高心墙堆石坝心墙沉降变形测值插值延补的智适应模型,避免了同时采用多种方法进行大量数据延补计算的无效劳动。将该模型应用于长河坝心墙沉降变形测值延补,并将延补成果与类似工程对比,验证了模型的合理性与有效性,对实际堆石坝工程具有一定的参考价值。     

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。     

深厚覆盖层上高心墙堆石坝坝顶开裂特征及原因研究

国内多座深厚覆盖层上兴建的高心墙土石坝坝顶均出现不同程度的开裂,对坝体的长期安全稳定构成威胁,受到业内广泛关注。通过地质雷达、高密度电法等物探技术确定某高心墙堆石坝顶裂缝时空分布情况,根据变形实测资料分析了其变形破坏特征,并结合工程建设情况、结构特征、运行情况等对开裂原因进行分析。结果表明坝顶裂缝产生的根本原因是土体承受的应力超过其抗拉强度或抗剪强度后而发生的破坏,直接原因为坝顶的不均匀沉降,其中水荷载、湿化变形、蓄水速度、坝顶材料特性是坝顶不均匀沉降的关键影响因素。