基于ABAQUS的心墙堆石坝湿化流变耦合数值模拟方法

针对库水作用下心墙堆石坝湿化与流变耦合影响下的坝体变形问题,结合邓肯—张E-B模型、修正沈珠江湿化模型和沈珠江三参数流变模型,提出了湿化流变耦合计算模型,同时基于ABAQUS平台子程序开发,实现了考虑坝体堆石料湿化流变耦合分析,并进行了相应的验证及坝高从100~300 m的敏感性分析。结果表明,耦合作用下的上游堆石体沉降量较非耦合作用下增加约12%~16%,向上游位移减小约5%~10%,且耦合作用对坝体变形的影响随坝高增大而愈发显著。该研究可更为准确地考虑湿化与流变耦合作用下的坝体变形,对心墙堆石坝的设计、施工具有现实的理论意义和应用价值。

长河坝水电站导流洞混凝土缺陷分析及修补

分析了长河坝水电站导流洞混凝土缺陷产生的原因,介绍了对其修补的措施。

岩壁吊车梁有限元分析的关键技术问题研究

目前,岩壁吊车梁设计所采用的刚体极限平衡设计方法还不能确切反映岩锚吊车梁的实际受力状态。有限元法是分析研究岩壁吊车梁较为有效而应用广泛的一种方法,围绕岩壁吊车梁有限元法中的关键技术问题开展系列研究工作。根据岩壁吊车梁的受力机制,建立相应的力学模型、安全度计算公式,研究吊车梁网格尺度、模型范围、初始应力场、锚杆套筒长度以及围岩类别等因素对有限元结果的影响,同时还研究开挖释放应力和运行期轮压作用对岩壁吊车梁的双重效应。主要研究成果已被《地下厂房岩壁吊车梁设计规范》(送审稿)及条文说明所采用。

瀑布沟地下厂房施工期变形与稳定的跟踪预报

应用基于弹粘塑性势理论的有限单元方法、人工智能方法以及加锚节理力学模型,建立基于位移监测资料的岩体力学参数反演系统,根据反演参数实现对地下洞室后续施工过程中围岩稳定性与变形的预报.应用该反演预报系统,动态跟踪预报瀑布沟地下洞室群在开挖、支护过程中围岩的稳定与变形情况,对洞室群的稳定性进行了评价.

边坡工程中抗滑群桩工程特性的数值分析

针对建立抗滑群桩的设计方法问题,分析了抗滑群桩在水平推力作用下的力学行为.以重庆江东边坡的典型断面为例,应用有限元程序CORE3D分析了群桩的桩间颗粒土的土拱区域,结合桩的荷载位移曲线、土拱效应解释了土体应力传递到抗滑桩的规律,通过对影响土拱效应的参数,如桩间距、土体厚度、抗滑桩嵌入深度和桩径等的深入研究,提出了相应的群桩布置参数估算公式.研究成果在重庆江东边坡的防护工程设计中得到了应用,并取得了较好的效果.

小湾导流中孔闸墩开裂成因及工作性态分析

针对小湾拱坝在施工过程中导流中孔闸墩会产生裂缝问题,建立了一套基于弹粘塑性势理论的数值分析系统,对其开裂的原因及工作性态进行了计算分析.结果表明:开裂原因并非单一因素所致,而是温控措施、锚索张拉及蓄水的累计作用,其中温控措施产生的拉应力为最主要原因;导流中孔若继续参与导流工作,裂缝充水时,其尖端的应力强度因子将超过混凝土的断裂韧度,在水力劈裂作用下裂缝将继续扩展.该研究成果不仅为制定小湾拱坝导流方案提供了依据,对类似工程也具有一定的借鉴和参考价值.

一种土石坝有限元网格的快速生成算法

针对有限元软件前处理器建立土石坝有限元网格模型效率不高的问题,提出了一种土石坝有限元网格的快速生成算法。该算法首先将土石坝最大断面进行二维网格剖分,并将其沿坝轴线方向平推,得到土石坝初始三维网格;其次,将复杂的建基面简化为若干平面的组合,考虑平面组合和三维网格各单元的位置关系,用该平面组合对土石坝初始三维网格进行切割,实现了考虑建基面形状的土石坝网格;最后,对切割后的坝体网格向下方和四周进行拉伸,得到含有均质地基的大坝—地基有限元网格。通过如美工程的实例应用,验证了该方法生成土石坝有限元网格的高效性。

管棚支护在长河坝隧道施工中的应用

介绍了开挖穿过软岩或裂隙岩层的隧洞时采用的超前管棚支护技术的设计参数和施工要点。

基于FEM的岩质高边坡稳定分析

基于有限单元法(FEM),提出一套较为系统、完善的边坡稳定性分析系统及评价体系,并应用于藏区某水电站坝肩边坡稳定分析中,结果表明,天然边坡各工况安全系数符合边坡稳定状态;加固措施减小了开挖边坡结构面的屈服,提高了边坡的安全储备能力,各工况边坡安全系数满足要求;基于FEM的计算方法考虑了边坡变形协调,计算的安全系数较刚体极限平衡法(RLEM)大。

抗转动对颗粒材料组构特性的影响研究

颗粒材料大多由不规则形状的颗粒组成,如砂土、谷物等,抵抗转动是不规则形状颗粒的固有特性。已有研究表明,颗粒抗转动特性对其宏观力学特性有显著影响。因此,在颗粒材料的细观数值模拟中或采用非圆颗粒,或在圆颗粒离散元模拟中采用考虑抗转动的接触模型。采用有限元-离散元耦合方法(FDEM)和离散元方法(DEM)分别对椭球形状颗粒和具有抗转动能力的圆球颗粒进行三轴剪切数值模拟,指出了采用抗转动接触模型考虑颗粒形状影响的局限性,并基于颗粒的局部排布结构揭示了形状影响的细观来源。峰值内摩擦角和剪胀均随着转动摩擦系数和形状偏离圆球程度而单调增加,但颗粒形状对它们的影响呈现出明显的收敛趋势。细观组构分析也表明,虽然颗粒形状和转动摩擦都能显著增强组构各向异性,但是组构各向异性的演化模式有明显的区别。造成以上结果的差异在于其抵抗转动的影响机制不同。转动摩擦是通过限制颗粒转动,增强了颗粒间的稳定承载能力,而非圆颗粒是通过咬合作用形成稳定的局部排列结构。由于椭球颗粒腹部比端部能够传递更大的接触力,颗粒受剪切后发生转动,颗粒长轴倾向于正交大主应力方向,呈现交错排列,颗粒间相互锁定。

椭球颗粒体系剪切过程中自由体积的分布与演化

颗粒材料是一种复杂的多体相互作用体系,由大量离散的颗粒和其周围的自由体积组成.虽然颗粒的自由体积与颗粒材料的力学性能和变形特征的相关性已得到证实,但是由于表征上的困难,目前对非球形颗粒体系的局部自由体积的认识还不够充分.本文采用连续离散耦合分析方法进行了不同主轴长度的椭球颗粒试样的三轴剪切数值模拟,基于Set Voronoi算法对剪切过程中的颗粒试样进行了Voronoi元胞分割,分析了颗粒试验在剪切过程中自由体积的统计分布特性和演化规律,研究了颗粒形态对自由体积的影响.剪切过程中Voronoi元胞的各向异性逐渐增强,且各项异性增强程度随颗粒非球度的增加而增大,表明非球颗粒在剪切过程中经历更加强烈的重排列.具有不同非球度的椭球颗粒体系的局部孔隙比均服从k−Γ分布,且这个分布仅与颗粒体系的全局孔隙比相关,不受颗粒形态和剪切状态的影响.局部孔隙比的波动呈现非对称拉普拉斯分布,非对称参数刻画了局部自由体积收缩和膨胀的博弈,其与全局孔隙比呈线性关系.

西南地区某混凝土拱坝温度场有限元仿真分析

温度和温度应力诱发拱坝开裂一直是混凝土拱坝工程中的热点问题。根据现场实测资料,基于ANSYS有限元软件,通过APDL二次开发及宏命令的运用,实现水泥水化反应、混凝土绝热温升、通水冷却、水温/气温等函数的开发。针对西南地区某混凝土拱坝模拟其施工过程,考虑分批冷却、封拱灌浆、蓄水计划等,对坝体温度场演化进行仿真分析。结果显示,拱坝温度场有限元仿真分析结果与现场监测结果规律一致。拱坝施工过程中,由于混凝土发生水化反应,导致坝体内最高温度达50℃,两次通水冷却效果明显,二冷结束后坝体内部温度降低到16℃以下。蓄水至正常水位后,坝体内部温度基本在16℃以下,坝顶表面和坝体下游面温度与气温一致,达27℃,坝体上游面温度分布受水温影响呈梯度变化,其中高程492 m处温度最低,为15℃,高程540 m处温度最高,为23℃。稳定运行一年后,坝体内部温度分布更加均匀、连续。

国家“十二五”科技支撑重大专项《高心墙堆石坝变形特性与控制技术研究》顺利通过课题验收

2016年12月3日，中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司承担的国家“十二五”科技支撑重大专项《高心墙堆石坝变形特性与控制技术研究》专题顺利通过验收。验收会在北京举行，贵阳勘测设计研究院项目技术负责人湛正刚副总工程师带队参加了验收会议。以任青文教授为组长的验收专家组听取了贵阳勘测设计研究院的研究汇报，查阅了相关技术资料，专家们经认真讨论后，同意专题通过验收。

高面板坝全寿命周期变形控制方法及应用

高面板坝的变形对面板的安全运行有着特别重要的影响,国内外已建的高面板坝工程中,因坝体变形大导致防渗面板挤压破损,坝体渗漏量大的实例较多,不得不降低水库水位进行修复处理,造成较大的经济损失乃至给大坝的长期运行留下安全隐患。通过发生挤压破损的实例分析,发现变形控制缺乏系统性是发生面板挤压破损的主要因素,为预防面板破损,系统提出了“控制坝体总变形,转化有害变形,适应纵向变形”的坝体变形控制方法,并在使用软硬岩混合料筑坝的董箐面板堆石坝中得到的应用,取得了良好效果,该工程运行至今达十余年,未见面板有挤压破损迹象,该方法对建设200 m以上乃至300 m级超高面板坝具有重要借鉴意义。

峡谷地区高拱坝生态开挖关键技术研究

窑洞式拱肩槽是一项生态开挖技术,具有无高边坡、开挖创面小、与自然环境浑然一体等优点。善泥坡水电站地形地质条件和拱坝体型均满足窑洞式拱肩槽开挖条件,从设计原理方法、细部结构设计和施工措施等方面系统介绍了窑洞式拱肩槽开挖实施方案,可供同类工程参考。

新课程改革下的小学语文教学

在新课程改革背景下,合作学习、探究性学习等成为了行之有效的教学手段,给课堂增添了活力,新的教学模式的运用也给广大教师提出了更高的要求。小学语文课堂教学如何适应新课程改革,提高学习效率,本文结合教学实践进行探究。

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。

强震区水闸地震反应三维非线性分析

文章结合地处强震区的大型水闸,运用有限元分析软件,建立闸室整体结构计算模型。采用振型分解反应谱法,计算出闸室结构在校核工况下的静动组合应力和应变,分析闸室结构各部位的应力变化规律及其自振特性,探讨地震作用对闸室整体结构的影响,为水闸的抗震设计提供参考。研究闸室上部的框架结构采用不同构筑材料时,闸室结构的内力和变形分布规律,并对两种方案的计算结果进行比较分析。结果表明,闸室上部框架结构采用轻质钢时,闸室结构受力状态明显改善。

白泥面板堆石坝变形三维仿真分析

白泥面板堆石坝筑坝材料为白云岩,大坝填筑过程中发现筑坝材料存在级配不均匀、碾压后易破碎等情况。为了解其坝体及面板的变形受力状态,文章在室内试验的基础上,开展大坝变形三维仿真分析。计算成果表明,不考虑流变情况下,坝体蓄满期最大沉降为7.33cm,相对竣工期,满库蓄水后坝轴线上游侧应力有一定程度的增加,应力等值线有所抬高,坝体大、小主应力值略有增加,坝体发生剪应力破坏的可能性较小,坝体应力变形分布符合面板堆石坝的一般变形规律。

新型活塞式套筒阀在长距离重力输水系统中的应用

为预防DN1200多功能活塞式套筒阀在实际应用过程中因阀门关闭产生关阀水锤对输水管道造成破坏,通过数值模拟手段开展DN1200阀门的流量特性研究。基于水锤的特征线方程,通过编写代码将阀门的流量特性代入,对阀门关闭后管道中的压力变化特征进行分析,并据此制定合理的关阀策略。结果表明,该阀门具有良好的流量调节特性,且合理的关阀规律及关阀时间能够防止因阀门关闭在管道中产生过大的水锤压力,保障输水系统安全。