沥青混凝土心墙堆石坝心墙拱效应研究

心墙拱效应是影响土石坝安全稳定运行的重要因素,心墙力学特性复杂且受众多因素的影响,复杂地形地质条件对心墙拱效应具有重要影响。首先对比了直心墙、斜心墙、下直上斜式心墙拱效应的差异,在此基础上选取岸坡坡度、河谷宽度、覆盖层厚度以表征坝体所处的地形地质条件。基于数值计算定量研究复杂地质条件对沥青混凝土心墙拱效应的影响规律。结果表明:心墙应力拱效应主要集中在心墙中部3/4坝高附近及靠近岸坡处;斜心墙应力拱效应相对较小,可以很好地改善心墙的整体受力状况;岸坡变陡,斜心墙整体的拱效应强度增加,应力传递的核心区域由心墙中部拓宽至心墙两岸坡;随着河谷宽度的增加,应力传递的重心逐渐由底部转移到心墙两岸及心墙中上部;斜心墙整体的应力拱效应并非随着河谷宽度的增加单调变化,当坝轴线长度与坝高比值增加到3~4时,河谷产生的河谷效应对斜心墙变形及拱效应的影响大幅下降;随着覆盖层厚度的增加,斜心墙底部的拱效应明显增强,底部的拱效应系数分布逐渐集中化、区域化,容易产生局部破坏。

托帕水库大坝沥青混凝土心墙设计及渗流特性分析

沥青混凝土具有防渗性能好和便于施工等特点,常作为水利工程的防渗材料。针对新疆托帕水库特有的坝址地形条件进行沥青混凝土心墙坝设计,详细阐述了沥青混凝土心墙的型式、布置型式、断面尺寸以及心墙与各部位衔接等方面的设计,并对已设计的沥青混凝土心墙坝进行渗流计算分析。结果表明:设计的沥青混凝土心墙坝结构合理,防渗设计满足规范要求。

金沙江上游巴塘水电站沥青混凝土心墙堆石坝设计

金沙江上游河段的巴塘水电站工程,其挡水建筑物为最大坝高69m的沥青混凝土心墙堆石坝,工程坝址区地震基本烈度为Ⅷ度,区域地质条件较为复杂,存在一定的技术问题。在分析和借鉴国内外已建的类似工程的基础上,结合工程本身的实际技术特点,就该工程坝体结构设计、坝基处理、坝坡设计、沥青心墙与混凝土基座的连接方式、防渗心墙沥青混凝土材料的设计参数等方面进行了一些有益的方案设计。这些设计在工程上的实际应用,最终确保了工程建设的顺利实施,相关设计成果可为后续类似工程的设计提供一定的参考。

新疆TP水库沥青混凝土心墙坝三维有限元分析

为了验证沥青混凝土心墙坝设计,采用邓肯张E-B模型对新疆TP水库工程沥青混凝土心墙坝进行三维有限元计算分析。结果表明:三维有限元静力计算得到的坝体坝基、沥青混凝土心墙以及防渗墙应力变形结果符合基本规律,满蓄期大坝发生最大值沉降,沉降值约占坝体和坝基总高度的0.69%。应力应变均在合理范围内,该沥青混凝土心墙坝设计合理,研究结果可为类似坝体设计提供参考。

复杂地质条件下沥青混凝土心墙坝风险识别方法

针对复杂地质条件下沥青心墙坝风险识别问题,本文从“三高一深”复杂地质条件、沥青混凝土心墙和传统土石坝三个风险维度,系统建立沥青混凝土心墙坝风险指标体系。针对主客观信息融合不充分问题,本文采用三角模糊层次分析法(TFAHP)确定风险指标主观权重,通过指标重要性评价法(CRITIC)确定其客观权重,并利用博弈论法(GT)计算最优组合权重,构建基于TFAHP-CRITIC-GT组合赋权模型的沥青心墙坝风险智能识别方法。实例分析表明,新疆奴尔沥青心墙坝工程复杂地质条件风险指标权重占比0.516,是该工程的重要风险因素。综合考虑复杂地质条件风险对于准确识别沥青心墙坝风险因素具有重要工程意义,本文提出的指标体系及识别方法对于西部地区复杂地质条件大坝风险识别及评价研究具有推广价值。

过渡料特性对沥青混凝土心墙开裂的影响

沥青混凝土心墙的应力水平变化不仅受自身材料特性影响,也受相邻过渡料特性的制约,改变过渡料特性会对心墙水力劈裂产生较大影响。为探明过渡料特性变化与心墙开裂之间的关系,采用邓肯张E-B模型对庙堂心墙堆石坝进行有限元计算,提出了抗裂安全系数Kn来表征心墙发生水力劈裂的危险程度,并在此基础上采用正交实验的方法比较了过渡料E-B模型各个参数与心墙开裂的相关性,得出结论:过渡料刚度越大,心墙发生水力劈裂可能性越大;在过渡料选择上,应当优先考虑高敏感性因素破坏比(R_(f))、卸荷再填筑时的弹性模量指数(n)、土体内摩擦角(φ_(0))、初始弹性模量(K),在满足沥青混凝土心墙坝设计和施工规范的前提下,选取R_(f)较大,K、φ_(0)较小的过渡料,能够有效提升沥青混凝土心墙坝抗裂性能。

基于HEC-RAS的沥青混凝土心墙坝溃坝洪水过程模拟分析

大坝溃口发展过程模拟是开展溃坝洪水分析的基础,不同坝型溃口发展过程不同,溃口流量(下泄洪水)过程差异很大。文章通过对某水电站沥青混凝土心墙坝溃口形式的研究,采用HEC-RAS(Hydrologic Engineering Centers-River Analysis System)软件进行溃坝洪水模拟,旨在探讨沥青混凝土心墙坝在水库溃坝风险中的关键因素,着重考虑沥青混凝土心墙对溃口发展的影响。结果显示,初始运行水位、洪峰流量的重现期、溃坝历时及泄水建筑的泄流方式对溃口流量产生显著影响。研究成果为未来水利工程的安全可靠建设提供了科学依据。

SH波不同入射方位下沥青混凝土心墙土石坝响应特性及安全评价研究

地震波空间斜入射下沥青混凝土心墙和坝体的破坏模式及安全评价的研究存在较大不足。考虑SH波入射方位角的空间任意性,基于波场叠加原理构建了地基边界上的非一致自由场,建立了SH波三维空间斜入射下的波动输入方法;基于试验结果建立了沥青混凝土瞬时抗拉强度随应变速率变化的经验公式,提出了依据瞬时拉应力和瞬时抗拉强度判别单元抗拉破坏的心墙安全评价方法;分析了入射方位角对过渡料与心墙之间的位错、心墙应力的影响规律,开展了坝体单元抗剪破坏评价,明确了不同入射方位下心墙和坝体的抗震薄弱部位。结果表明:地震波振动方向平行于水流向是过渡料位错、心墙拉应力和坝体局部动剪切破坏的最不利激振方位。与振动方向平行于坝轴向相比,振动方向平行于水流向时过渡料水平向脱开和竖直位错分别增大19.25倍和2.19倍,心墙最大拉应力增加1.8倍,上游坝坡单元发生动剪切破坏的深度加深。相对本文提出的心墙抗拉破坏判别方法,传统判别方法会导致心墙的破坏程度被高估。

沥青混凝土心墙坝漫顶溃坝试验与溃坝过程数值模拟

基于中国新疆射月沟水库溃坝案例资料,在水槽冲蚀试验系统进行了沥青混凝土心墙坝漫顶溃坝试验,直观展现了坝壳料冲蚀与心墙折断过程,发现了抗冲蚀能力强的沥青混凝土心墙对溃坝过程的重要影响。将沥青混凝土心墙坝的漫顶溃坝过程分为3个阶段:坝壳料溯源冲蚀至沥青混凝土心墙裸露;心墙第一次折断,溃口流量迅速增大并出现峰值;心墙发生多次折断直至溃口稳定。在试验成果的基础上建立了模拟溃口流量和溃口形态演化的沥青混凝土心墙坝漫顶溃坝过程数学模型,模型的特色在于通过冲蚀公式模拟沥青混凝土心墙的裸露长度,采用力矩平衡法计算裸露心墙的折断时刻、折断长度和折断次数,从而合理反映了沥青混凝土心墙坝漫顶溃坝时坝壳料与心墙的耦合作用机制。采用建立的数学模型对射月沟溃坝过程进行了反演分析,计算结果表明重要溃坝参数与实测值误差均在±25%以内,较好地反映了溃坝过程,研究成果可为沥青混凝土心墙坝漫顶溃坝过程模拟提供借鉴。

深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝非平稳随机地震动响应分析

由于良好的环境适应能力沥青混凝土心墙坝是我国西南强震区深厚覆盖层场地的优选坝型,然而对于沥青混凝土心墙坝非平稳随机地震作用下的抗震安全评价研究尚有不足。采用改进的Clough-Penzien功率谱结合随机函数,充分考虑地震动频率与强度的非平稳特征,生成了一系列与反应谱拟合的非平稳随机地震动集合,以某深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝为例,对其坝顶水平加速度及竖向永久变形等响应的均值及变化范围等进行了统计分析及分布检验,揭示了覆盖层与坝体响应均值及变异性沿高程变化规律,并通过概率密度演化方法,展示了坝顶水平加速度概率密度沿时间的演化过程,同时对生成的55条非平稳随机地震动进行调幅,结合多条带分析法易损性分析方法开展了深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝非平稳随机地震动易损性分析,给出了以震陷率为破坏等级控制指标的坝体易损性曲线,为深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝的抗震安全评价提供了新的方法和思路。

不同基座高度对沥青混凝土心墙堆石坝受力特性的影响研究

为研究不同基座高度对沥青混凝土心墙坝受力特性的影响,采用邓肯-张E-B模型作为坝体及心墙的本构模型,对大坝施工和蓄水过程进行模拟,并依据基座与心墙的高度关系拟定5种计算方案,对比不同基座高度下堆石体和心墙的受力特性。结果表明,基座越高,大坝堆石体竖向位移及第一、三主应力越小,而心墙第一、三主应力越大,竖向位移则随基座增高而减小。在此基础上,利用熵值法构建了基座影响定权模型,量化了基座高度变化对大坝不同部位的影响程度:基座高度变化对心墙的影响(权重56.06%)最显著,建议工程设计和安全评价需要考虑基座高度发生变化时对心墙第一主应力状态的影响。研究成果可为沥青混凝土心墙堆石坝工程设计和施工提供参考依据。

基于有限元模型的沥青混凝土心墙坝动力反应分析

沥青混凝土心墙坝因其具有较好的防渗性和抗震稳定性,已成为当地材料坝中的重要坝型之一,为探讨地震对沥青混凝土心墙坝安全性能的影响。运用三维有限元方法对新疆某沥青混凝土心墙坝的动力反应进行深入研究,分析沥青混凝土心墙坝在地震极端动力荷载作用下的动力响应,以评估沥青混凝土心墙坝的稳定性和安全性。结果表明:在地震作用下,该沥青混凝土心墙坝的地震反应相对较小,结果符合一般规律,具有良好的抗震性能,分析结果可以为同类工程提供参考。

某水库沥青混凝土心墙坝结构设计及稳定分析探究

为研究沥青混凝土心墙坝的结构布置、施工特点和坝坡稳定性,结合工程实例,对沥青混凝土心墙坝进行了心墙及其基础和坝坡的结构设计,坝体材料分区,填筑料力学指标选取,并通过土石坝分析计算软件Autobank7.7对坝坡进行稳定计算,计算方法采用简化毕肖普法和摩根斯顿-普赖斯法,计算结果满足安全稳定要求,以期为该类坝型建设提供一定参考。

超深覆盖层上沥青混凝土心墙坝防渗体应力变形特性及处理措施研究

防渗体系是保证深厚覆盖层地基上沥青混凝土心墙坝安全运行的最重要结构,其安全性备受关注。因此,对超深覆盖层上沥青混凝土心墙坝开展了大规模的三维有限元分析,研究了防渗体系在填筑和蓄水过程中的应力变形特性。结果表明,沥青混凝土心墙两岸局部区域的拉应变相对较大,应重点关注;嵌入两岸的廊道设计导致廊道及防渗墙顶部两端出现高应力区;在廊道和两岸之间设置结构缝或波纹管,可有效改善廊道和防渗墙应力状态。研究成果为超深覆盖层上土石坝防渗体的设计、优化和安全评价提供了支撑。

江家口水库沥青混凝土心墙堆石坝结构设计

文章介绍了江家口水库沥青混凝土心墙堆石坝的结构设计情况。江家口水库大坝最大坝高98 m,大坝主要由弱风化及新鲜的砂岩料、灰岩料填筑,采用沥青混凝土心墙作为防渗体,通过大坝渗流计算及坝坡稳定分析计算,论证了大坝分区设计和坝料参数取值的合理性,为类似坝高和坝料的水利水电工程设计提供了参考。

坝口河沥青混凝土心墙坝三维地震响应分析

坝口河水库沥青混凝土心墙坝修建于河道拐弯处,上、下游坝体均偏向于左侧,形态特殊。本文对该心墙坝展开三维时程法动力分析,坝体动力本构模型为等效线性模型。计算得到了坝体的加速度分布、动位移等结果,并采用沈珠江的残余应变增量模型获取了震后永久变形。计算结果显示,坝体结构的一阶周期为0.38s,一阶振型以顺河向变形为主,在振动过程中坝体加速度随着坝高放大,具有明显的“鞭梢”效应,动位移最大值约12cm。震后永久变形以竖向沉陷为主,最大沉陷约24.63cm,出现在坝顶。本文研究成果可为大坝设计提供科学依据,也可为同类工程参考。

红花沟水库土石坝沥青混凝土心墙变更纵向增强体分析

针对红花沟水库土石坝工程中沥青混凝土心墙变更纵向增强体的情况进行了深入分析。通过分析建设过程中存在的问题,提出了变更的缘由、依据及内容,分析变更对土石坝的影响。为提高土石坝的防渗性能和整体稳定性,提出将沥青混凝土心墙变更为纵向增强体。通过对两种防渗结构的性能对比及变更为纵向增强体后的经济效益分析,结果表明,该变更不仅提高了土石坝的防渗效果和适应变形能力,降低了施工难度,还在工程成本方面取得了显著的节约效果。具体体现在材料成本降低、施工周期缩短及后期维护费用减少等方面。文章为类似土石坝工程的防渗结构优化提供了有益的参考和借鉴,具有一定工程应用价值和经济效益。

洪水河水库碾压式沥青混凝土心墙施工配合比现场试验

碾压式沥青混凝土心墙具有良好的防渗功能及适应变形的能力,受气候和光照影响较小。沥青混凝土现场摊铺碾压试验是在室内配合比设计基础上进行的现场试验。以洪水河水库大坝碾压式沥青混凝土心墙为研究对象,通过现场试验,对室内配合比设计方案进行验证和优化,以期掌握沥青混凝土材料的制备、贮存、拌和、运输、摊铺、碾压和试验检测等一系列施工工艺及流程,确定现场的各项施工参数,保证施工技术指标达到设计要求,指导现场施工。

烂泥山水库沥青混凝土心墙坝抗震安全分析

沥青混凝土心墙坝是一种水利工程的坝型设计,其核心部分是使用沥青混凝土作为心墙。为了提高沥青混凝土心墙坝的抗震安全性,以贵州省铜仁市碧江区烂泥山水库工程为研究对象,结合坝体材料空间变异性与随机地震动进行随机响应分析。实验结果表明,综合材料空间变异性和随机地震动两种随机因素的坝顶水平峰值加速度更大,分别为4.48 m/s^(2)、5.68 m/s^(2)。研究方法对烂泥山沥青混凝土心墙坝抗震安全分析具有一定的参考价值。

水库大坝沥青混凝土心墙施工技术及效益分析

沥青混凝土因其出色的抗渗性、高变形容量、构造简洁、工程量小、施工迅速、安全可靠及环保特性,相较于其他心墙材料更具优势。其防渗性能优异,可达10-8以上,兼具良好的塑性与柔韧性,能自适应坝体形变,并对既有裂缝具有自我修复能力。自20世纪70年代以来,我国已建成多座沥青混凝土心墙坝。本文以广南县赛京水库大坝为例,深入探讨了沥青混凝土心墙的施工方法、工艺、拌和站布局、沥青混合料的拌制、机械配置及质量控制,旨在为中小型工程提供有益的沥青混凝土心墙施工方法参考。