高地应力环境下坚硬岩体河床坝基开挖的变形破坏机理研究

小湾水电站坝基岩体在开挖过程中,暴露出一系列的变形破坏现象,主要表现为"板裂"、表面岩爆、沿已有裂隙张开、扩展和错动等。在对上述变形现象分析的基础上,研究了高应力环境下坝基岩体开挖的地质力学响应,发现:河床坝基岩体在开挖过程中所表现出的变形主要集中在坝基浅表,且具有时效性。根据变形破坏现象分析和变形响应研究,对高地应力环境下坚硬岩体河床坝基开挖的变形破坏机理有了新的认识,是河谷下切和开挖卸荷过程中的应力重分布造成的浅表生改造的结果。最终,将河床坝基岩体的变形破坏归纳为"压致拉裂—卸荷回弹"模式,且以压致拉裂为主。

吉林抚松老松江水电站坝基和坝体应力应变分析

以岩土力学为基础的土坝设计方法,能够定性和半定量地分析坝体和地基稳定性、估算坝体和地基的沉降量,而不能全面分析地基和坝体内部应力应变状态。采用邓肯E-K模型,对水电站坝基和坝体在填筑和蓄水条件下的应力和变形进行了动态模拟计算,结果表明,坝体和心墙垂直和水平变形在竣工和蓄水期均符合规范要求,心墙在蓄水期间不会产生水力劈裂。

坝体结构及流变对高面板坝应力变形影响分析

高面板堆石坝在运行过程中面板容易出现挤压破损,坝体变形过大和变形长期不稳定是主要原因。影响堆石体和面板应力变形的因素较多,主要包括坝体堆石料分区和参数、面板分期及浇筑时机、坝体流变、垫层料表面的处理。基于实测变形反演堆石料本构参数和流变参数,运用反演得到的参数对面板堆石坝坝体和面板应力变形影响的因素进行敏感性分析,得出:提高下游次堆石的填筑标准,能有效减小高面板坝面板上部的顺坡向拉应力;面板分期能减小面板蓄水后的挠度,且最大挠度点往高高程偏移;坝体填筑完成后面板浇筑前预留的时间越长,大坝蓄水引起的变形越小。设置挤压边墙能有效减小面板中部的坝轴向应力和顺坡向应力,同时也能减小面板的挠度;面板最大挠度、坝轴向应力和顺坡向应力在坝体流变作用下逐步增大,并逐步趋于稳定。

基于弹塑性理论的坝体应力变形研究

研究了弹塑性本构模型的基本原理及性质,通过某工程实例介绍了其数值模型的建立分析过程,给出了位移和应力的计算结果,并根据工程实际情况分析了计算结果的合理性。

深厚覆盖层上心墙堆石坝坝基廊道应力变形分析

基于金平水电站沥青混凝土心墙堆石坝,采用子模型法对廊道在设、不设横缝情况下的应力变形进行了比较分析,计算中坝体材料采用邓肯—张E-B本构模型模拟,横缝采用有厚度的节理单元模拟。结果表明,廊道设横缝能起到缓解拉应力的作用。

地基对设底部诱导缝拱坝坝体应力变形的敏感性分析

对某拱坝底部设诱导缝进行了模拟,应用有限元方法对不同地基条件下设底部诱导缝的拱坝坝体的应力变形进行了计算分析。结果表明:地基对设置底部诱导缝拱坝的应力应变的影响非常显著。

坝体弹模及坝基变模对小湾双曲拱坝坝体应力的影响

一.前言《混凝土拱坝设计规范》规定:“一般高坝应尽量开挖至新鲜或微风化的基岩,中坝应尽量开挖到微风化或弱风化中,下部的基岩”。对小湾水电站高近300m 的双曲拱坝而言,建基面的选择和确定是一个复杂而重要的问题。可行性研究阶段初步拟定建基面开挖至微风化基岩并挖除卸荷岩体。参考国内外同类工程,在初步设计阶段有可能将开挖线外移;同时坝基岩体由于岩性。

龙潭河水库工程土石坝静动力分析与应力变形研究

以龙潭河水库工程为对象,对土石坝的静动力分析和应力变形进行探索。首先构建DuncanChangE-B计算模型,再利用三轴试验计算模型所需的参数,然后再结合三维有限元计算方法 ,分析龙潭河水库土石坝和地基的位移和应力分布。并探讨地震荷载下土石坝的加速度、剪应变和残余变形的分布规律。结果显示,竣工期上下坝坝体最大沉降值分别为2.45 cm和2.63 cm,处于合理范围,不会产生危害。固结后,最大沉降约为2.70 m。而在地震动力响应分析中,坝顶、坝中、坝基三个节点的加速度分别为-13.9 m/s^(2)、-3.6 m/s^(2)、-0.8 m/s^(2)。地震后,上、下游侧水平向残余变形最大值分别约为1.28 m和1.19 m。

小湾拱坝设诱导缝对坝体应力变形的影响

对小湾拱坝底部设诱导缝进行了模拟,应用三维有限元方法对小湾拱坝底部设诱导缝和不设诱导缝的拱坝坝体的应力变形进行了计算分析。结果表明:设置诱导缝,能有效地改善坝踵附近的应力分布,且对拱坝的整体稳定安全度影响很小。

筑坝堆石料尺度效应对坝体应力变形的影响研究

由于试验仪器与试验边界与现场施工条件存在一定的差异,土石坝工程现场堆石料力学性能参数与试验室内三轴试验测的力学性能参数之间不可避免的存在差异,本文通过对某抽水蓄能电站上水库沥青面板堆石坝筑坝堆石料尺度效应对坝体应力变形的影响的分析,得出了筑坝堆石料尺寸效应对坝体应力、变形的影响趋势。

基于坝基覆盖层厚度的塑性混凝土心墙应力变形分析

塑性混凝土因其自身特点在国内外水利工程中得到广泛应用,其较小的渗透系数,良好的变形性能,突出的防渗性能等在坝工界越来越被重视。文章就覆盖层厚度对塑性混凝土心墙应力变形特性的敏感性分析,反应了在一般条件下塑性混凝土心墙的应力变形特性。

坝体与坝基材料参数的薄层单元有限元反分析

为了更加合理有效地反演大坝坝体及坝基岩体材料的物理力学参数,对基于薄层单元有限元的反分析方法进行研究。在常规三维有限元基础上,通过设置薄层单元来模拟坝体裂缝和坝基岩体断层、软弱夹层及破碎带等构造,它能有效模拟界面的张开和剪切滑动等特性;探讨了薄层单元分析的原理和方法,并针对坝体混凝土弹模和坝基变形模量等参数,提出具体的反演分析方法。工程实例计算结果表明,与常规三维有限元反分析方法相比,薄层单元有限元模型能更好地反映大坝结构及其基础构造的实际状况,因而其参数反分析结果更为合理可靠。

某混凝土面板堆石坝三维有限元应力变形分析

混凝土面板堆石坝最重要的组成部分是堆石体,堆石体的应力变形程度是影响工程稳定和安全的关键。对某水库面板堆石坝采用大型计算软件ADINA进行三维非线性有限元分析,模拟计算了竣工期坝体的3个典型断面的应力变形情况。结果表明,坝体的应力、位移分布规律较好,变形值都在允许范围内;断层只对坝基的应力分布形态有影响,对坝体的应力、变形影响较小。

岩石疲劳破坏的变形控制律、岩土力学试验的实时X射线CT扫描和边坡坝基抗滑稳定分析的新方法

介绍了近年来在岩土力学领域方面取得的一些进展:①关于岩石疲劳破坏试验方面的实验结果。大量的试验清楚表明岩石发生疲劳破坏时的变形量受岩石应力-应变全过程曲线控制的规律,介绍了这方面的试验技术及新型的岩石力学试验机——RMT机的特性,对岩石的I型和Ⅱ型分类作了评述。岩石疲劳试验结果也提示我们在研究岩石的强度理论时要特别重视从变形角度去探讨。②简要介绍了岩土力学室内试验方面的一项新的实验技术——实时X射线CT扫描的试验方法和原理。重点给出了南桥砂岩三轴试验的结果,并与典型的全过程曲线作了对比分析。这一新技术为岩土力学界提供了一种新手段,使宏观的力学性能与细观层次上的结构演变和裂纹萌生、扩展直到破坏有机地联系起来,为损伤研究提供了一种新的实验手段。③论述了采用强度储备概念求抗滑稳定安全系数方面的不足之处。基于力是矢量这一基本概念,提出了计算抗滑稳定安全系数的新方法——矢量和分析方法,并与传统分析方法作了对比,指出了这种新方法的优点。除了平面问题外,还论述了三维问题的计算方法和算式。

灰场土坝坝体变形及防治工程措施

山西阳坡灰场已加高至两级子坝,南坝肩为湿陷性黄土,且渗漏严重,现坝顶与坝肩均已产生裂缝。为加筑第三级子坝并防止现有病害的进一步发展,本文依据灰场大坝测压管、沉降和水平位移等原型观测资料,利用坝顶沉降倾度和坝顶拉伸,分析了坝顶及坝肩裂缝的成因与发展趋势,然后通过数值模拟,研究了第三级子坝加筑对当前变形的影响,最后结合监测分析与数值模拟的结果,针对不同类型裂缝提出了相应处理措施。本实例中,监测分析与数值模拟相结合的分析方法及裂缝的处理措施给类似工程项目提供了有益的借鉴。

高面板砂砾石坝堆石料力学变形特性及坝体分区研究

随着高混凝土面板砂砾石坝坝高的突破,坝体内部高应力区和坝坡、坝顶低应力区的应力差别增大,而不同应力条件下砂砾石料和块石料的力学特性存在较大差异,将影响着坝体分区及变形安全。开展砂砾石料和块石料三轴力学试验,研究不同应力条件对其力学变形特性的影响;在此基础上根据坝体应力分布特征,研究高混凝土面板砂砾石坝坝体分区。研究表明,在低围压条件下,块石料的模量系数大于砂砾石料;随着围压增加到一定程度,块石料颗粒破碎导致模量系数大幅降低,远小于砂砾石料的模量系数;为充分利用两种堆石料的力学变形特性,加强高面板砂砾石坝坝体变形控制,坝体内高、低应力区应分别采用砂砾石料和块石料填筑,提出一种基于坝体应力分布特征的坝体分区准则和优化调整方法;最终推荐一种块石料半包砂砾石料的坝体分区型式,提高了高混凝土面板砂砾石坝的综合安全性。

耐特龙网碎石垫层地基应力及变形特性

以秦岭电厂二灰场加坝工程为对象，进行了加坝施工期“耐特龙”网碎石垫层地基原型观测。从其应力、变形看，此法处理软灰地基效果良好，可供同类工程参考。

谷幅收缩对高拱坝变形及应力状态的影响

溪洛渡拱坝蓄水初期出现了较为明显的谷幅收缩现象,且量值远超同类工程,有必要开展谷幅收缩变形对拱坝变形及应力状态的影响研究。针对坝体已经历的三次完整蓄水-消落过程,对各条测线谷幅变形进行函数拟合,在此基础上,计算了各个蓄水-消落周期下,正常蓄水、死水位工况下坝体变位和坝体应力,对比分析了考虑谷幅收缩变形对大坝位移、应力及分布规律的影响。结果表明,正常蓄水工况下,在变形方面,一定幅度的谷幅变形引起坝体向上游变形趋势,可以部分抵消水沙压力造成的坝体向下游变形作用,使大坝变形减小;在应力方面,一定幅度的谷幅收缩会大大降低上游坝面坝踵拉应力和下游面坝体压应力,改善大坝受力状态。死水位时,随着谷幅收缩的加大,上游面主压应力持续增加,下游坝面主压应力先减小后增大,并在下游面将产生一定拉应力。研究表明,当前谷幅变形作用下,大坝具有较大的安全裕度。在预测极限谷幅状态下(VDL04测线谷幅收缩70.04 mm),溪洛渡高拱坝应力应变处于安全状态。

碎石桩加固地基对风化料坝应力变形影响研究

近年来振冲碎石桩逐渐应用到土石坝坝基处理中,为研究碎石桩加固地基对大坝应力变形的影响,以覆盖层地基上的某混凝土防渗墙风化料坝为背景,利用碎石桩对地基进行加固处理。在考虑坝料流变特性的基础上,采用非线性有限元方法,计算分析在碎石桩加固地基与未加固地基下,大坝在蓄水期和运行期的应力变形。通过对比计算结果,系统总结了碎石桩加固地基对坝体与防渗墙应力变形的影响规律。结果表明:在碎石桩加固地基下,大坝在蓄水期、正常运行1 a、正常运行5 a、正常运行10 a后,坝体和防渗墙的应力和变形相比未加固地基下都有所减小,相对而言,变形减小的幅度更大一些。可见利用碎石桩加固地基,可以有效地改善坝体和防渗墙的应力和变形,利于大坝保持稳定运行状态。

狭窄河谷中高面板堆石坝应力变形特性研究

本文结合179．5m高的洪家渡面板堆石坝，采用数值计算分析与大型离心模型试验的方法，深入研究了狭窄河谷中高面板堆石坝的应力变形特性。通过分析计算，给出了狭窄、不对称河谷地形条件下高混凝土面板堆石坝在施工期和蓄水运行期的应力、变形分布规律，以及面板周边缝的变形特点。同时，还对不同填筑干密度对坝体和面板应力变形特性的影响进行了对比分析。研究结果表明：河谷的地形条件对面板应力变形有着显著的影响，通过改进碾压施工技术，提高填筑密度，将对坝体和面板的应力变形性状的改善，提高坝体的整体安全性起到重要的作用。