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。     

面板与坝体的分期施工高差对面板脱空变形的影响

【目的】研究高面板堆石坝面板与坝体的分期施工高差对于面板脱空变形的影响。【方法】在分析面板脱空机理的基础上,运用三维有限元子模型法,考虑堆石体的流变变形,以国内某高面板堆石坝工程为例,对不同面板与坝体分期施工高差方案所产生的面板脱空变形特征进行分析。【结果】面板与坝体的分期施工高差对各期面板的脱空变形影响显著,分期施工高差越大,各期面板的脱空变形相应越小;对于200m级的高面板堆石坝,为有效避免面板脱空现象,面板与坝体的分期施工高差宜控制在15m以上。【结论】对于采用分期施工方案的高面板堆石坝,应结合工程实际情况,通过有限元计算等方法合理选择适宜的面板与坝体的分期施工高差。     

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。     

混凝土面板堆石坝面板应力变形仿真计算

【目的】基于混凝土面板与垫层之间接触面的数值计算模型,考虑温度荷载作用,研究面板堆石坝面板的应力变形特性。【方法】以接触摩擦单元理论为基础,采用接触单元模拟混凝土面板与垫层之间的接触面,进行了公伯峡混凝土面板堆石坝面板应力变形仿真计算,并将计算结果与观测数据进行对比分析。【结果】面板挠度呈现出中部大、两端小的分布规律,最大值为0.24 m,位于面板的中心位置,与观测结果基本一致;面板的顺坡向应力分布呈现出中部受压、两端受拉的变化趋势,顺坡向压应力最大值为7.9 MPa,出现在约1/2坝高处,拉应力最大值为1.3 MPa,出现在面板的底部与顶部;面板底面点与表面点的应力分布是一致的,在同一高程处,面板底面点的应力较表面点大;考虑温度荷载作用时,混凝土面板的顺坡向应力分布规律与不考虑温度荷载时基本一致,但拉应力值明显增大,并且与实际观测结果更为接近。【结论】基于接触摩擦计算模型,考虑温度荷载作用,可以获得更为准确的混凝土面板应力变形数值计算结果。     

坝基计算范围对均质土坝浸润线的影响

【目的】基于稳定渗流理论,分析坝体与坝基不同渗透系数比值时坝基计算范围对浸润线的影响。【方法】采用理正渗流分析软件,对均质土坝坝体与坝基不同渗透系数比值下,不同地基计算范围进行了数值模拟,并运用ABAQUS软件验证模拟结果的可靠性。【结果】在浸润线计算中,对于均质土坝,当坝体与坝基渗透系数的比值≥10时,可以按不透水坝基进行计算;分析浸润线时,坝基的计算宽度沿上游延伸长度建议取1～2倍坝高即可满足精度要求,但对于渗流量计算,此判断标准不适用。【结论】均质土坝处于稳定渗流状态时,坝基计算范围对浸润线的影响仅与坝体、坝基渗透系数的比值有关;随坝体、坝基渗透系数比值的增大,坝基有效计算深度逐渐减小。     

溢流混凝土面板堆石坝的泄槽-水流-坝体耦合系统动力特性分析

采用ANSYS有限元软件和流—固耦合理论[1,2],计算、分析了溢流混凝土面板堆石坝的泄槽—水流—坝体的耦合振动模态特性和泄槽动力稳定性,同时应用随机振动理论对脉动压力作用下的泄槽及地基的动力响应作出了定量估算,与原来的双渐方法(DAA)的结果进行了比较,验证了计算结果的合理性,进而分析了坝体动弹模和堆石厚度对系统动力特性的影响。     

高面板堆石坝坝坡稳定动力有限元分析方法研究

【目的】建立新的有限元分析方法,为准确合理地进行高面板堆石坝的坝坡稳定动力分析提供参考。【方法】基于应力水平的有限元计算结果,将大型有限元软件ADINA的应力变形计算功能与GEO-SLOPE软件的边坡稳定分析功能相结合,提出了高面板堆石坝坝坡稳定动力有限元分析方法,并利用该方法对紫坪铺水利枢纽工程面板堆石坝在"5.12"汶川大地震期间的大坝动力反应及坝坡稳定进行了三维有限元模拟分析。【结果】利用建立的高面板堆石坝坝坡稳定动力有限元分析方法,对紫坪铺水利枢纽工程面板堆石坝位移的动力分析计算结果与该坝震后位移实际观测结果基本吻合,坝坡动力稳定的分析计算结果与震后实际调查分析结果基本一致。【结论】所提出的高面板堆石坝坝坡稳定动力有限元分析方法是合理的,所获得的计算结果准确可信。     

ANSYS有限元生死单元技术在砼面板堆石坝渗流计算中的研究与应用

在渗流基本理论和控制方程的基础上,建立面板堆石坝有限元渗流计算数学模型,并利用渗流场和温度场的相似性,通过大型有限元计算软件ANSYS,采用生死单元技术,"杀死"浸润线上部的单元,"激活"处于浸润线下部的单元,施加相应的边界条件,对坝体渗流问题进行仿真模拟计算,求得面板堆石坝的浸润线和坝体内渗流流速.工程实例计算结果表明:该方法计算精度满足工程要求,且方法简便,成果直观.     

裂隙岩体渗流场与应力场耦合分析方法

 从工程观点出发,忽略不计完整岩块的渗透系数,借助于层面缝隙流运动规律(立方定律)和变分基本原理,建立了三维裂隙岩体渗流场和应力场耦合模型。并推出了耦合的有限元支配方程,提出了运用同一套单元网络对两场进行区域离散的观点。以重力坝坝基渗流场与应力场耦合计算为例,验证了模型的可行性。     

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。     

面板堆石坝考虑蠕变的面板脱空问题的分析研究

随着面板堆石坝的高度从100 m级发展到200 m级甚至更高,也随之出现了一些人们以前并未关注过的问题,分期施工的面板脱空现象就是其中一个值得关注的问题。采用考虑蠕变的三维有限元分析法讨论蠕变对面板脱空的影响以及考虑蠕变后影响面板脱空现象的各种因素并进行计算分析,发现面板堆石坝面板脱空产生的主要原因是面板材料与堆石体及垫层材料的材料性质相差很大,受荷过程中2种材料产生不协调的变形材料蠕变。通过对影响脱空值的各种因素系统分析,得出了一些规律,为防止混凝土面板堆石坝面板脱空提供了科学依据。     

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。     

几种茎叶处理除草剂防除棉田龙葵的研究

[目的]龙葵是新疆棉田近年来主要危害杂草之一,筛选高效防治药剂对控制其危害.[方法]采用大田随机区组设计,对8种新疆大田常用茎叶处理除草剂对龙葵进行田间药效试验.[结果]灭草松、扑草净和草甘膦对龙葵的防效最佳,施药后第1d灭草松的防效达52.65;显著高于其他处理组,灭草松和扑草净在药后5d的防效可达到100;,而草甘膦和氯氟吡氧乙酸药后9d对龙葵也能达到100;的防治效果,其对龙葵的生物量抑制效果均在70;以上;三氟啶磺隆和苯磺隆的药效较好(在第9d防效＞85;),但药效缓慢.[结论]杂草危害不重时可喷施三氟啶磺隆钠盐进行防治,而灭草松、草甘膦、扑草净和氯氟吡氧乙酸可作为应急防治棉田杂草龙葵的除草剂.     

枣果实裂果的组织结构及水势变化的原因

【目的】阐明壶瓶枣发育过程中果皮组织结构和水势变化,完善枣裂果机理研究。【方法】以易裂品种——壶瓶枣（Ziziphus jujube Mill. cv. Huping）为试材,跟踪果实发育进程,分别采用石蜡切片、TUNEL细胞凋亡检测及常规生理生化技术,探讨果皮中细胞壁组成成分和解剖结构变化及细胞凋亡与裂果的关系。【结果】壶瓶枣裂果主要发生在半红期至全红期,而幼果期和膨大期不发生裂果。果实发育过程中,果皮中原果胶、纤维素含量降低,水溶性果胶含量增加;SOD、POD、CAT活性逐渐下降,细胞质膜相对透性增大。石蜡切片结果表明,果皮解剖结构随果实发育而发生明显的变化,半红期表皮和皮下层细胞明显皱缩。TUNEL检测表明,半红期和全红期果皮细胞存在细胞凋亡现象。壶瓶枣果肉吸水能力明显强于果皮,且在不同部位果肉之间存在水势梯度,形成了“外界—果皮—果肉”水分渗透系统。【结论】半红期壶瓶枣果皮细胞发生凋亡甚至死亡,细胞质膜相对透性增大;果皮外部自由水分在水势梯度的驱动下,大量进入果肉中,引起果肉细胞膨胀而导致裂果。     

渗流场对麻崖子隧道开挖影响数值分析

隧道开挖改变了原岩应力场和地下水渗流场的分布,渗流场的改变会引起围岩应力场的改变,而围岩应力又会反过来影响岩体的结构,改变岩体的渗流特性.渗流场和应力场的相互作用,使围岩稳定性降低,严重时会造成围岩坍塌等灾害性事故.本研究根据工程实际对麻崖子隧道进行了考虑渗流效应下的开挖分析.结果表明:研究得到了隧道开挖后围岩应力场、孔隙水压力、位移场的分布情况,并给出了相应的施工建议.鉴于隧道设计施工过程中考虑渗流效应是有必要的,故模拟结果对于山岭富水地区隧道设计、施工及防排水设计有一定的指导意义.     

尾矿库渗漏水污染对泥鳅的氧化损伤作用

【目的】探讨尾矿库渗漏水污染胁迫对泥鳅生理指标的影响,为低浓度环境混合污染的治理提供参考依据。【方法】依据毒理学方法,分别配置不同浓度梯度的尾矿库渗漏水,测定胁迫96 h内泥鳅肾脏、肝脏组织中丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）活性的变化。【结果】尾矿库渗漏水胁迫下,不同浓度处理泥鳅的肝脏和肾脏组织中MDA含量明显高于对照组（P<0.05,下同）,MDA含量与渗漏水处理时间及浓度存在一定的时间—剂量—效应关系。肾脏组织中SOD和GSH-PX活性随渗漏水浓度增加呈先下降后上升的变化趋势;随渗漏水浓度的增加,肝脏组织中SOD活性呈下降趋势,GSH-PX活性变化不显著;肝脏和肾脏组织中的SOD和GSH-PX随胁迫时间延长均无显著的变化规律。【结论】尾矿库渗漏水污染对泥鳅的生理过程有明显抑制作用,且存在毒害效应。     

多因素对高温隧洞稳定性的影响

【目的】研究洞室围岩温度场扰动对洞室地层热力学平衡和围岩热物理力学性能的影响,为隧洞设计与施工提供参考。【方法】通过建立地下隧洞几何模型和洞内环境热力学模型,针对新疆某高温隧洞,根据实测洞内环境温度及围岩温度,应用 ANSYS 有限元程序,对不同施工工况下围岩的温度场变化进行模拟,深入研究温度场下隧洞的埋深、围岩类别（Ⅲ、Ⅳ1和Ⅳ2类）等不同状况对隧洞围岩稳定性的扰动规律。【结果】大量系统的数值试验表明,在影响高温隧洞围岩稳定性的各因素中,温度和围岩类别是影响围岩温度应力的2个主要因素。初始温度场的温度越高或温度差越大、围岩类别越好,围岩的温度应力越大;洞室埋深的增大对围岩二次应力场及围岩位移场均有显著影响。【结论】得到了温度 、温差、围岩类别、埋深对高温隧洞稳定性的量化影响规律,对于高温隧洞问题,可参考上述规律并结合工程实际进行综合分析。