Seismic response analysis of arch dam-water-rock foundation systems

The effect of water compressibility on the seismic responses of arch dams is not well understood.In this paper,a numerical model is developed with rigorous representation of the dynamic interaction between arch dam-water- rock foundation.The model is applied to the seismic response analysis of an arch dam with a height of 292m designed to a seismic intensity of IX.It is shown that consideration of the water compressibility clearly decreases the stress responses at key positions of the dam,while the added mass model gives a conservative estimate.

丹江口大坝坝基水质特征及帷幕性状评价

大坝坝基帷幕防渗性状的评价实质上是坝基渗流场特征的分析 ,水化学场是坝基渗流场的重要组成部分。本文从坝基地下水 p H值、水化学成分及胶状析出物等水质特征 ,详细论证丹江口大坝坝基帷幕防渗性状 ,结论是帷幕总体防渗性状完好 ,局部存在薄弱部位。

大型水域水岩相互作用及其环境效应研究

以大量实际资料及深入的研究成果，较全面地论述了人工大型水域水岩相互作用及其导致的主要地质灾害，包括水库诱发地震、库岸崩滑，水岩作用导致的大坝溃决、以及水库淤积导致的大面积环境恶化等问题。

混凝土面板堆石坝与库水动力相互作用研究

推导了时域内求解压缩性库水与面板堆石坝相互作用的计算公式．研究了不同动水压力模型对坝水系统自振频率及实测地震作用下坝体动力反应的影响．结果表明，动水压力模型对系统频率的影响不大；坝体动力反应，威氏公式与不可压缩库水模型接近，可压缩库水模型与不考虑动水压力情况接近．地震所激起的动水压力不同模型虽有差别，但数值较小．面板堆石坝的动力分析建议采用可压缩水体动水压力模型．

基于水土交互作用分析的尾矿坝渗流场研究

尾矿坝的渗流稳定对结构稳定有重要影响,渗流场分析是尾矿坝工程研究的重要内容。渗流与水土作用密切相关,将水土作用理论引入尾矿坝渗流场分析中,运用地球化学、力学及相关理论,结合尾矿的结构特点,从宏观和微观两方面探讨尾矿坝内水土交互作用,将其概括为水土化学作用、水土物理作用、渗流力学作用分别阐述。并以某铁矿尾矿坝为工程实例进行了有限元渗流模拟,为尾矿坝稳定性分析提供基础原始数据,并进一步为尾矿坝致灾机理提供基础理论参考。

拱坝—可压缩库水—地基地震波动反应分析方法

本文采用理论数值模型严格模拟可压缩库水与拱坝、地基间的动力相互作用 ,提出了一种拱坝—可压缩库水—地基系统地震波动反应的时域显式分析方法 .针对位于Ⅸ度地震设防区、坝高 2 92m的小湾高拱坝 ,用本文方法进行了地震动力反应分析 ,得到如下结论 :考虑库水可压缩性将显著降低对小湾拱坝抗震起关键控制作用的部位的动拉应力 ,降低幅值可达 4 5 % ,表明附加质量模型过分夸大了小湾拱坝的地震动应力反应 ,对小湾拱坝的抗震安全评估是不合理的 .

高土石坝宏细观坝水动力流固耦合理论研究进展

高土石坝遭遇强烈地震时会与坝面库水及坝内孔隙水发生动力流固耦合相互作用,分别从宏观坝水耦合系统和细观水土耦合系统两个角度对高土石坝坝水动力流固耦合理论的研究历史、主要研究成果和研究趋势进行了阐述评价。对宏观尺度的大坝与坝面库水流固耦合作用,主要从早期坝水相互作用模型、库水运动精细分析方法以及流固耦合系统坐标描述等方面做出评述;对细观尺度的坝内水土耦合作用,主要从早期解耦或拟耦合的水土动力分析方法、基于Boit动力固结理论的细观水土动力流固耦合,以及基于混合物理论的细观水土动力流固耦合等方面做出评述。综合两个尺度的流固耦合作用研究现状,建议对高土石坝建立水库-土石坝-孔隙水的宏细观整体动力流固耦合系统进行综合研究,并指出了当前高土石坝宏细观坝水动力流固耦合理论尚待继续深入研究的若干相关问题。

考虑不同库水耦合模式的拱坝振动特性分析

为探讨不同库水模型对拱坝结构动力特性的影响,结合拉西瓦工程实例,分别建立附加质量模型与流固耦合（fluid solid interaction,简称FSI）系统耦合模型进行动力特性分析,并将仿真结果与依据小波阈值-经验模态分解联合滤波的随机子空间（stochastic subspace identification,简称SSI）法辨识结果进行对比。结果表明：两种模型均可反映结构的振动特性,附加质量模型计算结果与辨识结果的频率误差为0.41%~7.55%;FSI系统耦合模型计算结果误差为0.09%~3.19%,且同阶次频率误差均比附加质量模型小,相邻阶次的频率间隔相对稳定,弥补了附加质量模型的模态缺失现象。FSI系统耦合模型在模拟阶数和精度方面都优于附加质量模型,能更全面、准确地反映坝体振动信息,可在拱坝结构动力特性分析中推广应用,亦可作为后续拱坝结构损伤诊断研究的基准有限元模型。

大坝坝址地下水质的演变及其示踪意义——以新安江大坝为例

蓄水条件下 ,坝址渗流场内液 固两相间的物理化学作用由于人类工程活动而趋于更加的广泛、深入而剧烈 ,从而导致场内地下水质的复杂多变。本文以新安江水电站为例 ,论述了坝址区地下水质演变的基本特征 ,如水的酸碱度的异常变化 (pH =6 3 2～ 11 5 5 )、水质组分存在形式的多样性、以及水化学类型的多样性等 ,强调了大坝工程对于地下水质的演变所施加的影响。此外 ,还揭示了区内地下水质演变所具有的示踪意义 ,即不仅反映了水 岩系列间的相互作用 ,而且还反映了坝址渗流的宏观动态以及坝踵帷幕体的防渗效果及其时效。

水电站坝址渗流微观动态研究综述

从水电站坝址地下水水质与渗水析出物的形成、演变及其影响因素,以及水-岩相互作用地球化学模拟等方面对运行工况下水电站坝址渗流微观动态的研究进展进行综述,并对其中存在的问题进行探讨。指出需要进一步研究的方向包括:水质异常变化所具有的化学损伤效应;渗水析出物中微量元素的地球化学特性及其指示意义;考虑细观结构改变的液-固相间多组分反应-运移多尺度模型及其应用;水-岩(还包括工程材料)间相互作用地球化学模拟不确定性及其方法论。

库水-重力坝-无限地基系统地震响应分析

为了分析库水以及无限地基辐射阻尼对库水-重力坝-无限地基系统的地震响应影响,通过比例边界有限元法、有限元法以及无限单元法计算了库水-重力坝-无限地基系统的响应.基于SBFEM计算上游坝面库水压力,利用无限单元法分析无限地基辐射阻尼的影响,以Koyna重力坝为研究对象,给出了重力坝在不同地基弹性模量条件下地震位移时程以及应力的响应,随着地基弹性模量的增加,坝体响应增加.与无质量地基模型的计算结果进行对比,考虑无限地基辐射阻尼的计算结果较小.

深覆盖层上心墙堆石坝动力分析中库水影响研究

应用有限元方法对深覆盖层地基和岩石地基上的堆石坝分别进行计及和忽略动水压力的动力分析， 探讨了针对堆石坝而异于混凝土坝与库水相互作用的一些规律， 并对此作出物理成因解释， 较系统地研究了动水压力对深覆盖层地基上的心墙堆石坝动力响应的影响。

瀑布沟心墙坝有效应力算法和总应力算法的对比分析

在总结土体总应力算法和有效应力算法区别的基础上,结合瀑布沟粘土心墙坝实际工程,分别运用两种方法,计算模拟施工填筑以及蓄水过程,得出各个时期坝体典型断面上各部分的变形、应力.计算结果表明,两种方法算得的变形、应力分布规律一致,只是由于有效应力算法考虑了土水相互作用以及孔隙压力消散的时间过程,以至于在各时期有效应力算法各变量极值均较总应力法为小.在大坝初次满蓄情况下,有效应力算法得出心墙上游面小主应力较竣工期有明显减小,而总应力法却不能反映这一典型现象,表明有效应力法更为符合实际,更能准确地判断心墙发生水力劈裂的可能性.

采用变换坐标系法推导坝库系统流固耦合矩阵

利用变换坐标系法推导坝库系统流固耦合矩阵,采用附加质量法分析了坝水相互作用。对地震作用下水体对坝体的影响进行了研究。结果表明,水体在地震初期对坝体的运动有一定阻尼作用,对提高坝体的抗震性能有益,但延长了坝体振动时间,并对坝体后期运动有一定作用。

古田溪三级平板支墩坝动应力分析

采用三维有限元法及时程分析法研究古田溪三级平板支墩坝的动应力问题。提出了加劲梁对支墩横向振动影响的简化计算 ,考虑了坝—水动力相互作用 ,用半无限元模拟水体、岩基的无限域 ,并研制了相应的有限元程序。利用该程序计算了顺河向及横河向地震作用支墩的动应力响应 。

地震作用下水库坝体与水体相互作用数值模拟

地震作用下水库坝体受迫振动,推动坝后水体波动,造成水体动压作用于坝体,形成坝-水耦合作用,影响坝体安全。为了评估坝体振动引起的水面波动及坝体所受动水荷载作用,建立坝体动边界条件下的不可压水体运动数学模型,模拟了地震波作用下的坝后水体波动和动力荷载。结果表明,在忽略坝体自身弹性变形的条件下,地震作用下坝体激发的水体表面波动、波高和波能随地震波振幅增大呈线性增长;波高随水深呈非线性增长;坝体所受动水压力主要来自附加质量力和静水压力,地震作用下库区地面的水平运动对涌浪波高和坝体动水压力影响较弱。

流固耦合和地基辐射阻尼对乌东德拱坝地震响应的影响

在对乌东德拱坝进行动力时程分析过程中,考虑了坝体—库水—地基的动力相互作用和地基法向边界面上采用粘-弹性人工边界条件两方面的影响,与常规无质量地基模型的计算结果对比,流固耦合和地基辐射阻尼能使坝体的动力响应值分别降低20%和15%左右,地基辐射阻尼对乌东德拱坝动力响应的影响不显著。

考虑坝—水—地基共同作用影响的挡水坝动力分析

建立了大坝—库水—地基的动力相互作用模型,并基于三维动力有限单元法对某挡水坝进行了抗震分析。计算得到了坝体的动水压力和坝体的自振特性,并依据《水工建筑物抗震设计规范》所规定的振型分解反应谱法进行了大坝的动力分析,评价了大坝的抗震安全性能,指出了坝体的抗震薄弱部位。

考虑可压缩库水作用混凝土拱坝的动力特性和地震反应分析

利用通用有限元软件ANSYS建立3种动力相互作用模型,研究考虑库水的可压缩和不可压缩效应对坝体地震反应的影响,不可压缩性效应采用Westergaard附加质量方法模拟,可压缩性效应通过流固耦合方法模拟,采用时程分析法得出库水对地震反应的影响。从分析结果可知,库水对拱坝的动力性能和抗震性能存在较大影响,不能忽略。

辽宁葠窝水库溢流坝段裂缝状态地震反应分析

以裂缝状态下辽宁葠窝水库混凝土重力坝为研究对象,选用混凝土弥散裂缝本构模型,模拟强震下坝体裂缝产生与破损的全过程;利用耦合的拉格朗日-欧拉有限元分析法,描述库水-坝体-基岩动力耦合非线性效应,建立了溢流坝段地震反应分析三维有限元模型。通过对数值模型输入El Centro波,考虑库水水位变化状况,分析了溢流坝段强震响应规律与破坏特征,据此评价溢流坝段的强震安全性。分析表明:由于坝体先期存在的裂缝影响,坝踵区、坝趾区、牛腿区及闸墩与溢流堰交汇区均易发生开裂破坏;先期存在的裂缝与混凝土老化及结构劣化,显著降低了闸墩的整体刚度、消弱了坝体局部强度,增大了溢流坝段的动力反应。