基于强度折减的大型水电站坝段抗滑稳定性分析

在水电站大坝计算中,坝基深层抗滑稳定问题是决定工程成败的决定因素之一,对水电站安全运行至关重要。针对某大型水电站典型坝段坝基岩体的正常蓄水位工况,采用强度折减方法进行抗滑稳定性分析。计算结果表明:以弹塑性计算不收敛为失稳判据得到的安全系数为2.70,以塑性区贯通和关键点位移突变作为失稳判据得到的安全系数为2.50;并且,坝踵与坝趾特征点位移计算值均指向下游方向,表明坝体有向下滑动的趋势。综合上述分析结果,该坝段在正常蓄水位工况下的整体安全系数应该为2.50左右,无法满足正常工况下3.0的安全度要求,必须对该坝段进行加固处理。     

基于蒙特卡罗法泥面加坝坝坡稳定分析

常规的定值安全评价方法由于没有考虑到各种设计变量的变异性,因此安全系数的大小并不能准确地反映工程的安全程度。采用蒙特卡罗法从破坏率的角度分析了苏家沟水库土坝的滑动失稳风险,结果表明：在设计洪水位1870.92 m时,计算剖面上游坝坡滑动失稳风险率为0.000012%,上游坝坡稳定性比较好,除险加固措施合理;最危险水位出现在泥面以上坝高的1/4附近,在该水位以上随着水位的升高,上游坝坡滑动失稳风险率逐渐减小;且随着水库的淤积,上游坝坡稳定性不断提高。     

小型土石坝下游坡墙式结构稳定性分析

针对下游坡墙组合结构小型土石坝安全稳定问题，现行规范理论将挡土墙视为坝体结构的一部分评价结构稳定性，具有一定的局限性，且由于获取相对刚性的干砌石挡墙抗剪强度指标难度较大，工程上常选用经验值。为准确评价组合结构的稳定，厘清坡墙组合结构失稳的主要影响因素，视坝体和干砌石挡墙为独立结构，采用Geo-Studio有限元软件首先选用Morgenstern-Price法分析了正常运行工况下游坝坡稳定性，然后依据孔隙水压力分布和坝体与挡土墙接触面处x向应力与高程分布曲线，得到接触面上作用荷载进而计算得到了抗滑和抗倾覆稳定安全系数，综合坝坡和挡土墙稳定分析成果，明确了导致坡墙整体结构失稳的主要原因。分析成果表明挡土墙与坝体高度比、下游坝坡坡比是影响组合结构稳定的主要因素，提出了运用边坡和挡土墙稳定系数曲线交汇法评定最优设计参数。     

卡拉水电站坝肩岩质高边坡稳定性分析

卡拉水电站大坝坝肩左岸为高陡的反倾向层状岩质高边坡,谷坡高度接近1 000m,边坡的稳定性直接关系到坝址的选取和工程造价。利用有限元强度折减法和刚体极限平衡法,对左岸坝肩边坡在天然状态下和开挖成型条件下多种工况的坡体稳定性进行了研究,并利用有限单元法对边坡可能的施工方案进行了敏感性分析,得出如下结论:①边坡天然状态下和开挖加固条件下开挖范围内坡体安全系数均大于1.0,但在暴雨工况下其坡顶开挖范围外的部分坡体安全系数为0.95,存在局部失稳的可能性;②拟采取的开挖加固方案能有效的减小开挖坡体范围内屈服区,但是对坡顶开挖范围外的坡体无太大影响。     

库水位升降对某均质土坝坝坡稳定

利用非饱和非稳定渗流理论,计算了某均质土坝在库水位升降条件下的渗流场。设计了从0m开始蓄水到45m正常蓄水水位的计算工况,水位上升速度分别为2m/d和1m/d;从45m正常蓄水水位分别以速度4m/d、2m/d和1m/d下降到5m最低水位的泄水条件下的计算工况。在此基础上,分析了各工况下最不利的库水位上升下游面、库水位下降上游面坝坡的稳定性,考察了滑动面几何特性的时空演化规律和安全系数随水位升降速度的变化,为调水管理提供了参考。     

土坝在水库水位下降期的滑坡机理

采用有限元法模拟土坝在水库水位下降过程中的瞬态渗流，在此基础上采用极限平衡法计算土坝临水坡的稳定性。通过时均质土坝和心墙土坝的时比研究，揭示了坝体土料性质、水位降落过程线特征与土坝孔隙水压力之间的关系及其在坝坡失稳时所起的作用。研究结果还表明：基于稳定渗流分析的坝坡稳定分析不能考虑孔隙水压力、渗流动水压力的变化及其时坝坡稳定性的影响，因而不能准确评估水库水位下降条件下土坝临水坡的稳定性。     

飞来峡土坝基于强度储备有限元法

首次将强度储备有限元法的计算成果应用于安全监控。首先经二元二次多项式拟合得到坝体出现屈服区、屈服区初步形成滑坡体和坝坡失稳破坏三种状态时对应的坝顶水平位移与上下游水位的关系表达式。在此基础上考虑温度影响和时间效应,考虑引起坝体较大变形的各种不利工况并进行可能的组合,根据相应的有限元计算,结合以水平位移实测资料为基础的分析,建立了坝体发生破坏的三种状态对应的水平位移混合模型,拟定了对应的坝顶水平位移的安全监控指标,为枢纽工程安全运行提供了重要依据。     

飞来峡土坝基于强度储备有限元法的安全监控指标拟定

首次将强度储备有限元法的计算成果应用于安全监控.首先经二元二次多项式拟合得到坝体出现屈服区、屈服区初步形成滑坡体和坝坡失稳破坏三种状态时对应的坝顶水平位移与上下游水位的关系表达式.在此基础上考虑温度影响和时间效应,考虑引起坝体较大变形的各种不利工况并进行可能的组合,根据相应的有限元计算,结合以水平位移实测资料为基础的分析,建立了坝体发生破坏的三种状态对应的水平位移混合模型,拟定了对应的坝顶水平位移的安全监控指标,为枢纽工程安全运行提供了重要依据.     

滑坡诱发的大坝漫坝概率分析

库岸失稳引起的滑坡是导致水库漫坝的重要原因之一。由于造成滑坡的各因素在时间空间上存在变异性,所以是否滑坡具有一定随机性。以某电站的潜在滑坡区域为实例,运用蒙特卡洛法对该区域边坡稳定性进行随机模拟,选择对边坡稳定性影响最大的抗滑强度指标作为随机变量,对每一组随机值通过遗传算法搜索最危险滑面,并计算稳定性差的滑面发生滑动后在坝址处引起的涌浪高度。计算结果表明,该潜在滑坡区域发生滑坡的概率为2.95%;在水库水位为校核洪水位时,滑坡发生的条件下漫坝的概率为2.59%;因而在校核洪水位下,滑坡诱发漫坝的概率为0.076 4%。这一结论可为安全评价和安全保障措施的设计提供依据。     

非稳定渗流作用下土石坝边坡稳定

在对库水位回落条件下土石坝非稳定饱和—非饱和渗流场进行有限元分析的基础上,考虑非饱和土强度、土体密度都随含水量变化的关系及渗透力作用,利用强度折减有限元技术研究了水位降落过程中边坡稳定性的变化规律及渗透系数对边坡稳定的影响。研究成果为土石坝的设计运行、除险加固提供了参考。     

于桥水库大坝地震液化判别和动力分析

地震作用下水库大坝坝体填土和坝基砂液化、坝坡失稳是大坝安全运行重点.针对天津于桥水库主坝最大断面1+150进行了大坝地震危险性分析,采用现场标贯试验和室内动三轴试验对大坝水中倒土、坝基中粉质黏土、粉砂层和沙砾石层进行了地震液化判别;进行了有效应力动力法数值计算,结果表明:地震作用下,上游坝体填土在库水位以下部分的坝坡浅层在一定范围内可能液化,坝基砂层局部液化,沙砾石层也可能液化;大坝可能存在裂缝和局部隆起,但大坝整体是稳定的,可适当培厚.     

象鼻咀沥青混凝土心墙堆石坝坝坡稳定性分析

为了系统研究我国西南地区砂岩石渣料沥青心墙坝的坝坡渗流稳定,以象鼻咀沥青混凝土心墙堆石坝为例,基于室内坝料性能试验提供的力学参数指标,采用极限平衡法计算分析了象鼻咀沥青心墙坝在不同运行工况下的坝坡稳定,结果表明:坝坡破坏以深层贯通滑动为主,建议采用非线性强度指标进行坝坡稳定性计算;在所有运行工况下,上、下游坝坡的稳定安全系数均大于规范最小要求值,满足规范要求;堆石料渗透性好,水位骤降工况下无潜水位滞后现象。研究成果可供西南地区沥青心墙坝的设计和施工借鉴和参考。     

库区水位变化对泄滩滑坡稳定性影响的预测研究

三峡水库2003年蓄水以来,滑坡将可能成为三峡库区最严重的地质灾害之一。库水位下降和暴雨是导致滑坡的主要因素。以三峡库区典型古滑坡泄滩滑坡为例,根据库水位调控方案,利用二维极限平衡法对滑坡稳定性进行了研究分析。研究表明,库水位上升期间,滑坡体基本稳定,下降期间安全系数不高,处于极限平衡状态。     

考虑库水位与间歇性降雨联合作用的库区古滑坡稳定性研究

为研究库水位骤降联合间歇性降雨对库岸古滑坡渗流稳定的影响,基于非饱和渗流原理,考虑不同速率库水位骤降、不同类型间歇性降雨及降雨发生时刻,利用Geo-Studio软件对滑坡在库水位骤降遭遇间歇性降雨时的渗流特性、位移变形及稳定性进行了有限元模拟。结果表明：静库水位下孔压呈间歇式升降,中部孔压最大且发生时刻最迟,此时表层位移最大,易发生浅层滑坡;库水位骤降速率和孔压消散的快慢呈正相关,中上部具有表层滑坡风险,下部埋深20～25 m处具有深层滑坡趋势;降雨发生时刻越早,孔压达到峰值越快,库水位骤降初期遭遇间歇性降雨主要影响滑坡上部位移变形,而骤降后期发生间歇性降雨对滑坡中下部位移变形影响显著。各降雨类型的最小稳定性系数大小为翼锋型>升阶型>中锋型>降阶型,而与库水位组合的滑坡安全稳定影响程度为库水位下降联合间歇性降雨>静库水位下间歇性降雨>单纯库水位骤降。     

阿海水电站坝前堆积体稳定性研究

采用极限平衡法对阿海水电站坝前堆积体边坡的稳定性问题进行了系统的研究。针对应用严格Janbu法迭代求解安全系数时存在收敛性不佳的问题,采用B-样条插值函数对条间力矩进行了拟合,从而保证了条间力矩一阶导数连续可导,改善了严格Janbu法安全系数计算的收敛性。坝前堆积体稳定性计算结果表明,在自然工况下,边坡是稳定的;在水电站正常蓄水工况下,其抗滑稳定安全系数在0.865~1.167之间,说明堆积体边坡存在局部失稳风险。对坝前堆积体进行削坡减载处置后,其稳定安全系数可以满足运行期边坡稳定安全控制标准。此外,通过参数敏感性分析指出,安全系数对堆积体冲积层饱和状态的内摩擦角较为敏感。     

库水对香丽金沙江大桥丽江岸边坡稳定性影响

以香丽金沙江桥丽江岸边坡静动力稳定问题为研究对象,基于Phase2D软件,利用有限元强度折减,设计了无水、拟建水库运行低水位、水库正常蓄水位等3类工况,分别计算了上述每类工况0、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50 g等10个拟静力法地震工况稳定性。经对比得到的安全系数和监测位移变化规律,所得主要结论如下:(1)香丽高速公路金沙江大桥丽江岸边坡的破坏模式为:后缘为陡倾结构面控制,剪入破坏发生在桥基和重力式锚碇位置区域;沿缓倾结构面滑移,前缘沿缓倾结构面剪出。(2)香丽高速公路金沙江大桥丽江岸边坡无水、拟建水库运行低水位和正常蓄水位工况下基于安全系数确定的临界水平地震加速度0.30 g;基于变形确定的临界值为0.20 g。(3)根据地震安全性评价,工程区地震动峰值加速度0.15~0.30 g,因此在容易发生破坏的位置要增补部分工程加固措施,以满足工程稳定性要求。(4)边坡静动力稳定性评价,需要同时考虑强度和变形控制标准,该边坡安全监控的预警值可参考无水工况下14 mm、低水位下9 mm、正常蓄水位下5 mm。     

考虑基岩蠕变特性的重力坝深层抗滑稳定性分析

对于坝址岩性软弱的重力坝,其基岩的蠕变特性导致地基应力随时间不断调整,目前采用的弹塑性计算无法得到坝体的长期深层抗滑稳定性。通过典型算例,分别采用基于Cvisc模型的考虑蠕变的强度折减法以及常规的弹塑性强度折减法进行深层抗滑稳定计算,并对结果进行比较。结果表明,考虑基岩的蠕变特性时,重力坝的深层抗滑稳定安全系数偏小,而坝体失稳时的特征点位移值偏大。当重力坝的基岩较软,蠕变特性较明显时,必须充分考虑基岩的蠕变特性对坝体深层抗滑稳定性的影响。     

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.     

土坝观测设备安装方法介绍

为了掌握土坝状况变化,及时消除弱点,确保土坝安全,全局职工在县委正确领导和省、市大力协助下,结合水库具体情况,采用了以土代洋的办法,在土坝上埋设了沉陷、位移、浸润线、裂缝等观测设备,现将各种观测设备的布置、制作、埋设方法,分述如下,供各地参考。土坝浸润线观测设备:我们采用的是在坝内适当地点埋设浸润线管。安装位置及方法是:1.浸润线管的布置:丁店水库土坝坝长为1,040米,坝顶宽5米,最大坝高34米,坝体临水坡1∶3.5,1∶3,1∶2.5,背水坡1∶3,1∶2.5,1∶2。坝顶高程为184米,河床平均     

蓄水位对山美土石坝地震动力响应的影响分析

地震作用下土石坝的动力响应及其破坏模式一直是岩土工程界研究热点.采用FLAC有限差分软件分析山美土石坝在地震作用下产生的震后残余变形、加速度响应以及剪应变等情况,得到山美土石坝的普遍性动力响应规律.通过改变上游蓄水位高度,描述地震过程中坝内塑性剪应变区演变模式以及不同水位下震后坝内残余应变形态,发现山美土石坝率先发生剪...