Effect of Seismic Permanent Deformation on Safety and Stability of Earth-Rock Dam Slope

In order to study the effect of seismic permanent deformation on the safety and stability of earth-rock dam, the permanent deformation is considered as the non-design permanent load, and the stress-strain hysteresis curve is also considered when the earth is under cyclic load. The research work can make the calculation results of plastic collapse more accurate by including the effect of the post-earthquake degree of plastic deformation on the stability of the earth-rock dam, and the dam safety factor decreases from 2.50 to 1.90 after the magnitude-8 earthquake. Moreover, the research work will also improve the design of the earth-rock dam under abnormal operating conditions.

Dynamic Risk Assessment Index System for Earth-Rock Dam during Construction

During the construction of earth-rock dam,mutual exclusive construction goals such as quality,safety,progress and cost all have influences on each other,with risk factors being everchanging as the construction progresses.Accurate identification of the risk factors,as well as clearing any possible effect that any risk factors might have on the construction project is the key and foundation to our cooperative control of the construction goals.According to the construction planning of earth-rock dam,the hall3 D structure was used to identify the potential changes of risk factors,and the possible means of any risk factors to interfere with the construction goals.The dynamic risk assessment index system is established by deploying the WBS-RBS(work breakdown structurerisk breakdown structure)method,aiming at the construction goals of earth-rock dam.The case study shows that the index system is very effective at risk management of earth-rock dam during construction,and relatively practicable.

Study on life-cycle risk management of high earth-rock dam project

Based on advanced computer technology, internet of things （lOT） technology, project management con- cept and professional technology and combined with the innovative theories, methods and techniques in earlier hy- dropower projects, the life-cycle risk management system of high earth-rock dam project for Nuozhadu project was developed. The system mainly includes digital dam, three-dimensional design, construction quality monito- ring, safety assessment and warning, etc, to integrally manage and analyze the dam design, constructional quality and safety monitoring information. It realized the dynamic updates of the comprehensive information and the safe- ty quality monitoring in the project life cycle, and provided the basic platform for the scientific management of the construction and operation safety of high earth-rock dam. Application in Nuozhadu earth-rock dam showed that construction safety monitoring and warning greatly helped accelerate the construction progress and improve project quality, and provided a new way for the quality safety control of high earth-rock dam.

Characteristics and factors that influenced damage to dams in the M_s 8.0 Wenchuan earthquake

Based on raw data from dams damaged in the Wenchuan earthquake, including many that were severely damaged, characteristics and factors that influenced the damage are discussed in this paper. Findings from this study include： severely damaged dams were densely distributed along the seismologic fault; small dams, especially small earth-rock dams, had the most serious damage that was caused by a variety of factors; the most serious damage was caused by seismic waves; damage was aggregated by aftershocks; and the extent of the damage patterns increased with the seismic intensity. Damage patterns varied in different intensity zones and cracking was the most common type of damage. Most of the dams had a good base with relatively high bearing capacity, and the walls of the earth-rock dams were mostly of clay soil. This type of base and body material mitigated some of the damage to dams. Reservoir maintenance and other factors also have a significant impact on the seismic safety of the dam. Finally, some recommendations to reduce seismic damage to dams are proposed.

考虑材料老化的加高重力坝地震动力响应分析

混凝土坝的动力响应随着混凝土龄期的增加、性能的退化会发生显著变化,而加高重力坝还受到新老混凝土材料差异的影响。为研究重力坝运行期材料老化和加高重力坝新老混凝土性能差异对地震作用下动力响应特性的影响,以加高的丹江口重力坝为例,利用ABAQUS有限元分析软件进行地震动力响应分析。同时,对比加高重力坝、拆除重建重力坝(即材料全新工况)以及按加高高度建造重力坝(即材料全老工况)3种工况下的地震响应情况,分析加高重力坝在地震动力下随着混凝土材料性能老化的坝顶位移、关键点应力和塑性损伤的响应。研究结果表明:随着混凝土材料老化程度增加,加高重力坝坝体的动力响应总体优于材料全老工况,同时劣于材料全新工况;其中坝体损伤呈经老坝折坡处后向新老混凝土结合面向下延伸的趋势。加高重力坝可适应结构变化后的受力和变形,同时兼具损伤破坏指标低、抗滑稳定性系数高的特点,坝体综合抗震性能得到提高。

土石坝加高工程老坝防渗墙施工时机优选

针对老旧水库大坝加高工程中混凝土防渗墙的修建时机对其自身应力变形影响很大,可能对坝体防渗系统造成安全隐患的问题,以某土石坝加高工程为例,采用三维有限元法对大坝加高过程进行模拟计算,分析比较了不同施工方案下防渗墙的应力变形特性,以优选防渗墙施工时机。模拟计算结果表明:在加高坝填筑至215 m或此之前修建老坝防渗墙时墙体应力变形较小,此时竣工期与蓄水期防渗墙顺河向最大位移分别为-1.56 cm与4.91 cm,大主应力极值分别为1.01 MPa与1.67 MPa,小主应力极值分别为-0.41 MPa与-0.66 MPa,防渗墙与连接板接缝的切向错动和相对沉降变形极值分别为4.84 mm与8.11 mm,能够满足安全运行要求。相比加高坝填筑后期施工防渗墙,在加高坝填筑开始前或填筑至与老坝同高之前完成防渗墙的施工,可改善防渗墙的应力变形状态并降低防渗墙与连接板接缝的切向错动和相对沉降。

杭州天子岭垃圾填埋场稳定安全控制及生态环境治理实例

天子岭填埋场作为我国首座符合国家建设部卫生填埋标准的大型山谷型垃圾填埋场,填埋期间面临“超垃圾量、超警戒水位、超承载能力”稳定安全难题,停止填埋后面临封场和生态环境治理难题。在稳定安全控制方面,天子岭填埋场二期相继实施垃圾坝加高加固工程及液气立体导排工程,保障了填埋安全作业,尤其是2016年G20峰会期间日填埋量(8000 t/d)显著超过设计值时。在生态环境治理方面,相继实施两期生态治理工程,其中一期以地下水污染控制为重点,实施了填埋场上游截渗、下游垂直阻隔工程;二期以堆体长期安全整治和生态修复为重点,建设液气导排、封场覆盖、植被恢复及智慧监测等。生态治理工程实现了天子岭填埋场的生态恢复和绿色发展方式转型升级,推动天子岭填埋场与半山国家森林公园等周边生态环境融合。

加高重力坝改善坝踵应力及抗滑稳定性的施工措施研究

大坝加高是实现已建水库扩容增效的主要手段之一,然而原工程相对应的设计标准可能偏低,导致加高后的坝体应力和稳定难以满足设计要求。结合实际工程,运用材料力学理论研究了降低坝踵拉应力的浇筑顺序以及提高坝体抗滑稳定性的新老坝错层浇筑方式,并用有限元软件ABAQUS验证了材料力学法的结论。计算结果表明:分期加高使得老坝坝踵应力恶化,新坝坝踵的竖向拉应力大于一次建坝,对坝踵应力不利。在本工程中,当浇筑至下游侧1/3坝高范围内的混凝土坝块时,会削弱上游坝踵竖向压应力,故该部分混凝土提前浇筑能有效降低坝踵拉应力。采用新老坝错层浇筑的抗滑稳定安全系数比未错层时高2%~5%,优先对加高重力坝前帮错层浇筑能有效提高坝体抗滑稳定性,减少坝体塑性应变。

黄坟水库大坝加高工程安全监测分析

通过黄坟水库大坝变形、防渗面板接缝变形和大坝渗流分析,评价大坝加高工程安全状况。监测资料分析结果表明,大坝加高后水库重新蓄水,大坝表面变形、内部沉降、深层水平位移和扩建防渗面板接缝变形均在正常范围内;大坝加高对防渗墙影响较小,相对上游库水位,防渗墙后渗压计水位有较大跌幅,表明大坝发挥了较好的防渗效果;大坝加高后水库大坝运行正常。

金堆城尾矿坝加高方案数值模拟及稳定性分析

金堆城尾矿坝为了进行加高设计而对尾矿库区进行了地质钻孔勘探。基于实际钻孔勘探成果,最佳反演分析了各分区—尾矿砂和初期坝堆石体模型的渗透系数、物理力学指标和加高方案下的浸润面分布。结合加高设计方案,采用基于有效应力法的EFES-3D计算程序对该尾矿坝加高后的应力应变场进行了数值模拟和坝坡稳定性分析,得出应力应变场分布图和边坡安全系数。可以看出,在上游法加高方案下,尾矿坝坝坡有涌起抬高现象,安全系数有所降低,不利于尾矿坝的稳定安全和运行管理。为此提出了在加高方案设计中加强排渗设施建议。

大沙河尾矿库扩容工程坝体加固设计与稳定性分析

以大沙河尾矿库为工程背景,采用数值模拟反演分析得到现状和加高后不同工况下的浸润线,对现状下和加高后坝体的稳定性进行了计算并提出相应的加固措施。结果表明,反演分析得到的浸润线与实际情况较为一致,可以运用到不同条件下坝体稳定性分析中;现状下和加高后坝体在正常工况和洪水工况运行的安全系数均满足规范要求,特殊工况下安全系数均不满足规范要求;依据现场的实际情况,对坝体采取水平排渗和块石贴坡加固措施后,3种工况下坝体安全系数均满足规范要求,验证了该加固措施的有效性。

松月碾压混凝土坝加高关键技术研究

松月工程地处严寒地区,大坝一期为碾压混凝土重力坝,二期坝体加高采用贴坡式加高、加厚的方式。寒冷地区碾压混凝土浇筑施工具有不同于其它地区的特点和规律,寒冷地区碾压混凝土坝的加高国内外尚无先例,因此,必须对大坝加高过程中所涉及的关键问题进行深入研究。针对松月工程的实际情况,就大坝加高的断面设计、材料分区、新老坝体结合面的结构型式、仿真应力分析和温度控制防裂等关键问题进行了研究,研究成果将用于松月碾压混凝土坝的加高工程中,并可供其他类似工程参考借鉴。

某重力坝加高方案的可行性研究

某混凝土重力坝为了满足供水需求拟加高,通过计算分析重力坝加高后在各种工况下坝体和基础的应力规律及稳定性,特别是坝踵、坝趾,判断其拟定加高方案的可行性。计算结果表明,加高后坝体的应力分布整体上符合重力坝一般规律,用两种抗滑稳定分析方法计算的安全系数均能满足规范要求。因此,该加高方案安全可行。

已有裂缝重力坝加高后的工作性态

基于瞬态温度场和徐变应力有限元法,对某重力坝加高工程的温度场与应力场进行有限元仿真计算。对老坝体纵向裂缝和新老混凝土接合面的接触问题采用有限元混合法进行模拟,重点分析老坝体纵向裂缝产生的原因,研究坝体加高后对老坝体纵向裂缝以及坝体关键部位的影响,对大坝的加高工程具有一定的参考价值。

解决重力坝加高时温度应力的新思路和技术

重力坝加高时,老坝块已充分冷却,由于水泥水化热及浇筑温度等原因,新浇坝块的温度将超过老坝块,新老坝块之间将形成温差。这一温差不但将在新坝块中引起拉应力,还将在老坝块的坝踵部位引起拉应力,使坝体应力恶化,甚至引起裂缝。为此,提出一套新思路和新技术,综合应用弹性力学圣维南原理、水管超冷和强力保温措施,解决了重力坝加高的温度应力难题。分析结果表明,这一套新的思路和技术是有效的。

某尾矿坝渗流场数值模拟及坝体稳定性分析

尾矿坝坝体加高会改变库体堆填物的渗流特性,影响坝体的安全性。综合运用钻孔勘探成果和室内渗透试验所得渗透系数,建立了尾矿坝渗流分析模型,应用二维有限元数值计算软件GEO-SEEP,对某尾矿坝加高后的渗流场进行了计算分析。分析结果表明,天然工况下,加高后尾矿坝库区浸润线偏高,不利于尾矿坝的安全稳定运行。为此在优化加高方案中提出了加强排渗设施的初步方案,数值模拟结果表明,该方案能较好地降低坝体浸润线,提高坝体稳定性。在尾矿坝排渗设施布置时,通过渗流模拟可以检验排渗方案的合理性。

丹江口重力坝二期加高非线性有限元接触分析

为了论证大坝加高后坝体联合剖面的变形及稳定是否满足要求,利用变分原理和最小位能原理将非线性有限元接触问题转化为标准的凸二次规划问题,然后采用基于扩展拉格朗日方法的序列二次规划优化法求解,重点研究了新老混凝土界面不同连结情况下的大坝应力、变形和稳定性状。计算结果表明,大坝加高后的整体变形、坝址坝踵和接触缝键槽处的应力以及整体稳定安全系数均满足设计要求。

尾矿库坝体加高方案排水分析

采用有限元计算分析软件ADINA,建立加高方案渗流分析模型,对渗流场进行数值分析。通过反演分析得到的材料渗透系数远大于室内试验值,加高后浸润线普遍升高。由实测水头值反演获得的渗透系数综合考虑了工程现场条件,此渗透系数作为加高方案的材料渗透系数是合理的。加高后尾矿坝浸润线升高,必须加强防渗排水措施,最好在加高后加设浸润线观测措施。

重力坝加高工程全年施工可行性研究

某重力坝加高工程中，为了减少温度应力，每年5～9月份停工，损失了近一半施工时间，为此研究了大坝加高中全年施工的可行性。首先，从理论上阐明，大坝加高中新混凝土温度应力不同于基础约束问题，而接近于上下层约束问题，其温度应力小于基础约束块，而且温差计算起点较高，因此温度应力较小，夏季施工是可能的。然后，严格模拟实际施工条件进行三维有限元仿真应力分析，计算结果表明，大坝加高工程中在采取必要措施后，热天不必停工，可以全年浇筑新混凝土，使施工进度有较大提高，但汛期应满足上游库水位限制的要求，文中给出了大坝加高中热天施工的技术措施。

重力坝加高中减少结合面开裂措施的研究

由于气温年变化及新老混凝土温差的作用,混凝土重力坝加高后,新老混凝土结合面绝大部分将被拉开,使大坝整体性降低。本文提出了在新混凝土内进行横向分缝并在下游面进行永久保温的防裂工程措施,使结合面开裂面积大幅度下降,超载条件下的坝体应力显著改善。文中研究了缝端应力集中问题,结果表明,年温度变化影响较大的深度只有5m左右。当横缝深度超过6m时,缝端应力集中不显著,横缝不致于扩展。