毛尔盖心墙堆石坝防渗墙与坝体防渗体连接形式

介绍毛尔盖心墙堆石坝概况：最大坝高为147 m,河床覆盖层厚度为30-50 m,拟用混凝土防渗墙对坝基进行防渗处理。在分析防渗墙与心墙防渗体各种连接形式的优缺点之后,结合本工程实际和工程经验,选定防渗墙按硬接头接廊道的连接形式。进行有限元计算分析,确定防渗结构参数,防渗墙仅取1道,墙厚1.4 m。实践表明,采用该方案防渗墙和廊道内的应力适中、投资较少。

高土石坝极限抗震能力的评判角度及标准述评

汶川地震后,我国对设计高土石坝提出了分析评价其极限抗震能力的要求。目前全面深入的评价方法,是从坝坡稳定、地震残余变形、液化安全性和防渗混凝土结构应力状态等方面,运用数值分析和动力离心模型试验的方法,综合判定高土石坝的极限抗震能力,长河坝心墙堆石坝工程首次采用了此综合评价方法。然而此类评判目前没有统一的判定标准,探求其原因,认为是数值或物理模拟方法不能十分真实地模拟实际情况、分析方法细节和验证实例资料的局限性、研究者的经验认识不同等。从这些原因的位置探求一些减少标准差异的评价方法,如边坡稳定分析时,取滑块的最大厚度不小于5m;混凝土防渗墙的应力评判应细化到抗压强度和抗拉强度,并研究提出相应评判标准,依据新的评价方法建议了评价标准。

土石坝二维多点输入地震反应分析

剖析了多点输入反应机理,指出差动力只作用在与外部节点共单元的内部节点上。以人工合成进行了速度归零化处理的外部节点的水平和竖向地震加速度时程作为输入,考察大坝的损伤值、动剪应力、永久位移反应。分析表明,对于高约200 m的大型土石坝,多点与单点输入反应相比,坝体底部有的部位累积损伤值及动剪应力有所加大,而其他部位特别是极易破坏的斜坡部位损伤值及动剪应力明显减弱,永久位移特别是坝顶竖向永久位移减弱明显;而对于扁平的高约80 m的土石坝,多点输入比单点输入反应强烈。因此,在土石坝设计中有进行多点输入地震反应分析的必要。

Hardin土动模型的应用与讨论

分析了试验单位N用传统的和试验单位S用沈珠江概化Hardin模型整理出的坝料动参数的差别的原因，这是由于试验单位S测试的动应变γd的范围相对较窄（5×10^-5～5×10^-3），最大动剪模Gdmax非实测而是推求所得．虽然概化模型不能精确反映动剪模Gd、阻尼比λ与动应变γd的动本构关系，但在试验单位S的γd测试范围（5×10^-5～5×10^-3）仍能较好地反映动本构关系．经理论和计算证明，该段的本构关系对地震反应如加速度反应的计算结果起决定作用，所以认为沈珠江概化Hardin土动模型仍是较为实用的．

土石坝下游坝坡砌块在地震作用下的稳定性评价

分析了用水平最大反应加速度这一指标评价坝坡散粒体在地震作用下的稳定性的不足,以护坡用的砌块为研究对象,提出了砌块逸出安全系数Ks的公式,使对坝坡散粒体稳定性的评价由定性发展到定量阶段。计算Ks时综合考虑了砌块水平和竖向反应加速度和坡角等因素,使评价相当合理。用所提方法分析了一面板堆石坝下游坡砌块在地震作用下的稳定性。

隧洞围岩中岩块稳定动力学分析

按时间离散分析了单一岩块的稳定性 ,即岩块受力松动引起形成岩块的充填物的变形和破裂 ,使充填物作用在岩块上的力不断改变 ,设在每一时间步内岩块沿直线路径运动 .根据岩块的运动规律和结构面的破裂状态判断是否结束岩块的运动分析 ,于是判断出岩块的稳定性 .该方法分析计算量小 。

节理岩体中地下洞室超挖计算

讨论了超挖的定义以及不稳定块体体积与超挖的关系 ,总结了计算块体位置和体积的方法可分为随机、确定性和半概率方法三类 ,为今后超挖方面的研究提出了指导方向。重点分析并给出了被三个节理面切割的岩块以及隐含危险岩块的位置计算的确定性方法 ,提出了岩块体积计算简易的近似算法。超挖计算对洞室安全。

节理面按产状的模糊聚类及其优势方位的确定

分析了已有的几种对节理面按产状分组方法的不足 ,指出应用模糊聚类对节理进行分组的原由。为了构造模糊矩阵 ,矩阵中的元素取为两节理面锐夹角的余弦 ,即两节理面向上的单位法向矢量点积的绝对值。对某组节理面向上的单位法向量进行部分反向后 ,其矢量之和对应的产状即为该组节理面的优势方位。

大岗山面板堆石坝加速度放大系数对材料动参数和输入地震动的敏感性分析

大岗山面板堆石坝方案的面板堆石坝高205m,按规范插值估计其坝顶加速度放大系数iα为1.85,然而已计算的结果是iα小于0.9。本文作了iα对堆石料动模量参数n、阻尼参数和输入地震动的敏感性分析,发现iα对动参数n、阻尼参数最为敏感,大岗山的堆石动参数n、阻尼参数、地震波形、输入地震动峰值都使iα较一般情况小。计算还表明,iα反应最大处在下游坝坡偏下部,对下游坝坡堆石块粒需采取有效的防滚滑措施。

水电工程的CATIA概化建模研究

三维制图代替二维制图势在必行。CATIA在三维显示、介面操作、机械和混凝土结构建模方面的优势明显,已广泛应用于机械制造、电器、厂房行业等的三维制图。但水电工程具有较多以大量的地形地质数据为背景、以岩土体为主的结构物,如基坑、边坡、土石坝,根据分析和实际应用经验,CATIA对这些结构物的建模并不能适应。然而为了总设计、施工组织计划和展示等目的,在一个空间里显示水电工程所有主要结构物和场地路网十分有必要。为了克服CATIA的缺陷,提出工程整体概化建模的方法,简化地形地质数据和结构细部,在一定程度上能达到需求目的。以卡基娃水电工程首部枢纽区作为应用实例,说明整体概化建模的方法是可行的。

基于剪应力时程极值的损伤值等效转换及其在土石坝多点输入地震反应中的应用

等效地把动剪应力转化为损伤值有两种方法,一是根据其峰值,二是根据其极值。后一种方法克服了前一种方法的不足,它根据极值序列是否穿零将其分组,把组内的最大值以及组内应力对两极值之差分别转换为损伤值。以人工合成的、进行了速度归零化处理的40个外部节点的水平和竖向地震加速度时程作为输入,考察大坝的损伤值反应,结果表明,第一种方法算出的损伤值会依赖于两个条件:延时分析时间段的长短和计算采用的时间步长的大小,而基于极值的损伤值计算不依赖于这两个条件,说明了第二种方法的优越性。第一种方法比第二种方法算出的大坝的破坏区域大,第一种方法较为保守。

基于峰值和极值的不规则动应力等效转化对比研究

结构物等在振动荷载作用下是否损坏一般用累计损伤值来判断,而不规则动应力的损伤值等效转化有两种方法,一是根据其峰值,二是本文提出的根据其极值的方法。后一种方法克服了前一种方法的不足,它根据极值序列是否穿零将其分组,把组内的最大值以及组内应力对两极值之差分别转化为损伤值。所编的计算程序能有效地实现第二种方法。算例表明,一般情况下前一种方法算出的损伤值比后一种算出的略大,但在结构物内损伤值本来就大的部位前一种方法严重夸大了30%左右的损伤值。第二种方法丰富了损伤理论,对结构物设计具有指导意义,在岩土工程等领域有应用前景。

300m级高土石坝心墙直—斜轴线布置型式选择中的渗流和静动力计算分析

据不完全统计,世界上已建和在建的坝高在230m以上的当地材料坝共有12座,其防渗体布置一般采用土质斜心墙和直心墙两种型式。拟建的某心墙堆石坝高310m,属于超高坝,其心墙面临两种轴线布置型式选择。通过渗流有限元计算知,斜心墙型式坝体坡降较直心墙的大,但两种型式坝体和坝基各区域水力坡降均未超过允许渗透坡降。静力计算表明,斜心墙型式的心墙抗水力劈裂性能比直心墙略好,但由于采取了在黏土心墙料中掺砾的措施,两种型式的心墙抗水力劈裂能力都有保证。动力分析表明,两种型式坝体抗震性能相当,由于坝址区的基本烈度并不高,动力反应都不强烈。计算表明,渗流、静力、动力问题都不是心墙型式选择的决定性因素,但斜心墙的基础处理范围、坝体填筑工程量大,导致投资增加,故推荐直心墙方案。

隧洞围岩中岩块位置的现场确定及岩块体积计算

根据开挖面上岩块先出露的两个角点的数据 ,确定岩块的其它两角点的位置 ;用排列点阵的方法计算岩块体积 .提出的方法更方便在计算机上得到实现 .

高土石坝震害与抗震措施评述

目前,我国西部地区正建或拟建一大批高土石坝,这些高坝都位于地震高烈度区,做好抗震设计非常重要。本文总结了地震荷载作用下土石坝常见的几种破坏形式,包括地震永久变形、滑坡失稳、液化、防渗体破坏、次生破坏;针对这些破坏形式,总结了地震高烈度区高土石坝的抗震措施,包括预留超高、坡脚压重、坝顶加固、抗液化措施、防渗体处理等;提出了现阶段高土石坝抗震的计算方法和抗震措施存在的缺点和不足,并对我国今后的高土石坝抗震稳定研究提出了建议。

黏-弹性人工边界在双江口土石坝动力分析中的应用

应用黏-弹性人工边界于双江口土石坝的动力响应分析中,考察了黏-弹性人工边界及地基辐射阻尼效应对土石坝动力响应的影响程度。计算果表明,该方法比传统的固定边界无质量地基下的大坝加速度动响应结果降低了15%~30%,在土石坝的动力响应分析中应当予以重视。

高心墙堆石坝地震残余变形和破坏模式的试验研究

为了解模型坝地震残余变形的分布规律和破坏形态,进行了不同地震波输入的振动台试验。坝体的沉陷和水平变位总体量值很小,地震残余变形主要发生于下游坡河谷坝段附近;坝顶有少量沉降变形和下游坝坡浅层滑动,而上游坡未观察到明显的水平变位或沉陷;下游坝坡的颗粒松动,发生滚石或浅层滑动,并首先发生于坝顶河谷坝段附近,且随着地震动的加大,范围逐渐扩大,但没有发现深层滑动的迹象;坝体自振频率降低越多,说明振动对坝体造成的损伤越严重;双向或多向地震动输入不利于坝坡的稳定。

改进的邓肯—张模型在大坝应力应变分析中的应用

针对邓肯—张模型在土石坝有限元计算中不能反映中主应力对土体强度和变形的影响,分别采用邓肯—张E-B原始模型及其改进模型对双江口大坝进行三维有限元静力计算,研究了考虑中主应力影响的改进邓肯—张E-B模型对双江口大坝有限元静力计算结果的影响。对比结果显示,由改进模型计算得到的坝体沉降减小,水平位移增大,表明考虑了中主应力的改进邓肯—张E-B模型使土体模量及泊松比增大,可更好地反映土体的应力—应变特性。

某300m级心墙土石坝变形和应力计算研究

采用非线性有限元模型,对某300 m级心墙土石坝的最终设计断面,在施工和蓄水过程中的应力和变形状态进行了分析,在黏土与混凝土间设置了Goodman接触面单元。结果表明:竣工期该坝体累计最大沉降量为262.4 cm,坝体累计沿河流向最大水平位移为74.7 cm;蓄水期该坝体累计最大沉降量为268.7 cm,坝体累计沿河流向最大水平位移为125.7 cm;尽管黏性土的变形较大,但黏性土层的应力水平不高,设计推荐的厚度是合适的。

双江口水电站坝体材料及覆盖层坝基动力变形特性研究

筑坝材料的动力变形特性是进行大坝动力反应分析的基本依据之一,采用等效粘弹性模型计算时主要包括最大动剪模量Gmax与平均有效主应力的关系,动剪模量比G/Gmax与动剪应变幅γd的关系以及阻尼比λ与动剪应变幅γd的关系等。这些关系反映了在动荷载作用下土的应力应变关系的非线性与粘滞性特征。双江口水电站坝体材料及覆盖层坝基动力特性试验由两种试验方法同时进行,本文通过对比综合两种方法的试验参数。结果表明两种方法在不同的动应变区间有差异,应根据不同的计算模型选择使用。