土心墙堆石坝坝顶裂缝扩展有限元模拟

基于ABAQUS计算平台,采用扩展有限元方法对某土心墙堆石坝坝顶裂缝的发生及扩展情况进行了模拟,针对含初始裂缝的简化平面有限元计算模型,得到了以下结论:坝顶裂缝的产生原因主要是上下游的不协调变形,上游坝壳的湿化变形会加剧此不协调变形;坝顶裂缝多出现在心墙下游侧,其扩展的方向为朝下游侧且与水平面呈45°左右夹角,初始裂缝的长度对裂缝扩展方向影响较小;开发编制了求裂纹扩展长度及开度的插件,以靠近心墙中心的初始裂缝为例,在库水压力及湿化作用下,裂缝扩展的平均长度为2.5 m,裂缝平均张开距离为0.18 m;初始裂缝越靠近心墙中部,裂缝扩展长度及开度越大。设计及施工中在加强接触部位碾压质量的同时应注重坝顶心墙中部的压实质量以减小坝顶裂缝发生的危害。

高土质心墙坝坝顶裂缝模拟方法及应用

土质心墙坝坝顶裂缝是目前高土石坝建设及运行中常遇到的病险,其发生和发展大大增加了工程的安全风险。基于扩展有限元的位移模式提出了坝顶裂缝的模拟方法并将其运用到瀑布沟土心墙坝坝顶裂缝模拟中。首先介绍了坝顶裂缝模拟方法的基本原理,其后采用神经网络遗传算法对瀑布沟心墙坝典型监测点监测数据进行了反演,采用反演得到的模型参数同时考虑筑坝料湿化、流变及固结,进行了瀑布沟心墙坝坝顶裂缝模拟。结果表明:采用反演参数计算得到的坝体变形与监测资料较为吻合;蓄水后坝体最大沉降3.27m,向上游最大水平位移1.17m,上游堆石料湿化沉降最大达0.48m,上游坝壳的湿化变形作用导致了坝顶上下游的不均匀变形;模拟得到的坝顶裂缝首次发生在满蓄后,距离坝轴线4.75 m位置处,1个月内裂缝扩展至1.75 m深度(坝顶填土内,未扩展至心墙),运行10 a间坝顶裂缝未发生实质性发展;此外,不考虑上游坝壳湿化时坝顶未有裂缝产生,考虑湿化而不考虑流变时坝顶裂缝扩展深度最大为1.25 m,最大张开宽度为2.7 cm。相关成果可为类似特高土心墙坝工程预防坝顶裂缝的发生提供相关参照。

土质防渗土石坝坝顶裂缝开裂机理与成因分析

通过总结分析前人研究成果,结合国内外3座已建土质心墙堆石坝的坝顶裂缝工程实例分析,对土石坝坝顶裂缝开裂机理及成因进行了初步探讨。由施工运行期坝顶变形发生发展规律和裂缝开裂机理可得:坝顶裂缝产生的根本原因是土体承受的应力应变超过其抗拉强度或抗剪强度后而发生的三种破坏,直接原因为坝顶不均匀沉降的不断发展;蓄水作用、湿化变形和流变变形是坝顶不均匀沉降的关键影响因素;土石坝坝顶变位是一个复杂的变化过程,蓄水速率和高水位对坝顶变位表现得更加敏感。

基于数值仿真的大坝坝顶裂缝成因及危害性分析

太平湾水电站安装间坝段坝顶出现了多条较长、较宽、较深的裂缝,可能存在安全隐患。通过数值仿真计算,结合现场勘察、相关资料查证情况,对裂缝进行了成因分析。基于成因分析结果,进一步根据弹性断裂力学理论,从现状裂缝对坝体变形、应力分布造成的影响以及裂缝本身稳定性的角度,对裂缝的危害性进行了评价。研究结果表明:裂缝因混凝土分缝处相对薄弱,冬季寒潮时内外温差大产生拉裂缝,现状裂缝开合度稳定,进一步扩展的可能性较小,不至于影响大坝结构安全运行。

瀑布沟砾石土心墙堆石坝初次蓄水期坝顶裂缝成因分析

利用瀑布沟大坝的现场监测变形资料,结合倾度分析方法,从时间与空间上初步分析了大坝初次蓄水坝顶的变形特性与纵向裂缝的产生原因。研究分析表明,瀑布沟大坝初次蓄水期间纵向裂缝的产生主要是堆石的湿化和水荷载作用引起,其在高水位时作用尤其明显,而与初始阶段的快速蓄水并无太大的联系;流变在蓄水初期作用对裂缝的产生影响不大,但后期可能会产生不利影响。

高心墙堆石坝坝顶裂缝成因分析

土石坝张拉裂缝一般由坝体的不均匀沉降变形引起,是土石坝破坏的主要诱因和表现形式之一。基于变形倾度法及有限元应力应变法,建立了3种高心墙堆石坝坝顶裂缝的判别准则。应用该判别准则,以某心墙堆石坝为例,对其坝顶裂缝的成因做了初步分析,可为在建或拟建高心墙堆石坝坝顶裂缝的预防提供参考。

汾河水库坝顶裂缝成因初步分析及处理建议

2008年,发现汾河水库大坝坝顶路面出现细小的纵向裂缝,裂缝最宽处达13.96 cm,且裂缝两边错位高度达12.08 cm。随后,开挖了9个探坑进行勘察,发现土壤含水率普遍较高。据分析,裂缝产生的原因主要为:加坝工程影响、绿化带浇灌与花池负重影响、坝顶路面排水不畅与冻融影响、坝顶路面车辆载重影响等。为了消除安全隐患,对裂缝处坝体采用人工开挖回填法进行了处理,效果良好。针对顶裂缝产生的成因,提出了拆除坝顶花池恢复纵向排水渠、将坝顶路面改造成柔性沥青混凝土防水面层并排除雨水、坝顶禁止大型载重车辆通过等建议。

社上水库一号坝坝顶裂缝成因的分析

根据社上水库库水位实际下降过程,分别建立了一号坝斜心墙体、上游坝壳体浸润线方程,并据此对坝顶裂缝成因进行定量分析,指出了库水位降速较快所形成的危险水力条件引起坝坡失稳,是产生坝顶裂缝的主要原因.

基于反演参数的心墙堆石坝坝顶裂缝成因研究

坝顶开裂问题是心墙堆石坝常见的工程问题之一,对工程的安全运行具有重要影响。基于某心墙堆石坝实际蓄水过程和丰富的变形监测资料,考虑堆石体的流变和湿化变形,对该心墙堆石坝进行填筑、蓄水和运行全过程变形仿真计算,分析了坝顶裂缝成因。基于实测变形资料对静力本构模型参数、流变参数和湿化参数进行了联合反演分析,结果表明:基于反演参数的坝体应力变形计算结果与实测变形较为吻合,上游堆石体的湿化变形导致坝顶出现了不均匀沉降,运行期内坝顶沉降趋于稳定,沉降的不均匀性逐渐减小。坝顶变形倾度超过临界值的时间点与发现坝顶裂缝的时间点基本吻合,可见,初次蓄水和水位波动产生的湿化变形是导致坝顶开裂的主要原因。

乌井水库坝顶纵向裂缝变形监测与分析

设有混凝土防渗墙的土石坝出现坝顶纵向裂缝是常见的一种安全隐患,坝顶纵向裂缝的出现和扩展增加了大坝安全风险.本文在详细调查乌井水库纵向裂缝分布情况的基础上,经过一年运行周期的裂缝观测与变形观测,分析获得了纵向裂缝开度随库水位变化的扩展规律.进一步采用变形倾度法分析了大坝表面变形与坝顶纵向裂缝的相关性,结果表明:坝顶纵向裂缝的开度变化规律基本与变形倾度的增量变化一致,裂缝随变形倾度增量的减小而闭合,随变形倾度增量的增加而张开.

张峰水库初期蓄水后坝顶出现裂缝原因初步分析

张峰水库初期蓄水后,在其坝顶上出现了许多纵横裂缝。文中详细论述了裂缝出现的状况,并分析了裂缝出现的原因。

小浪底斜心墙堆石坝坝顶纵向裂缝数值仿真分析

为了探究高心墙堆石坝产生坝顶纵向裂缝的原因,初步分析了小浪底工程产生坝顶裂缝的诱因,并依据变形倾度法原理,采用三维非线性有限元数值仿真算法,对产生坝顶纵向裂缝的三种可能诱导因素(蓄水作用、上游坝壳料的浸水湿化变形和筑坝料的流变变形)进行了计算分析。结果表明,蓄水作用、上游坝壳料的浸水湿化变形是产生坝顶纵向裂缝的主要原因,而筑坝料流变变形的长期发展对坝顶后期变形不利。

某拱坝坝顶纵向裂缝开度变化规律“异常”成因分析

针对某重力拱坝坝顶沿拱向的贯穿性裂缝在河床坝段部分裂缝开度表现为温升时增大、温降时减小的"异常"现象,采用三维有限元方法,引入双节点单元来仿真分析坝顶纵向裂缝传力特性,在温升与温降两种工况下模拟坝顶纵向裂缝开度的变化情况,并结合裂缝实测资料分析了该裂缝出现"异常"变化规律的物理成因。分析结果表明:该重力拱坝坝顶纵向裂缝上游侧拱圈弧长大于下游侧拱圈弧长,温升时,上游侧拱圈膨胀向上游变形大于下游侧拱圈膨胀向上游变形,导致河床部位的坝顶纵向裂缝开度增大;而温降时,上游侧拱圈向下游变形大于下游侧拱圈向下游变形,从而出现河床部位坝顶纵向裂缝开度较小甚至处于闭合状态的现象。

深厚覆盖层上高心墙堆石坝坝顶开裂特征及原因研究

国内多座深厚覆盖层上兴建的高心墙土石坝坝顶均出现不同程度的开裂,对坝体的长期安全稳定构成威胁,受到业内广泛关注。通过地质雷达、高密度电法等物探技术确定某高心墙堆石坝顶裂缝时空分布情况,根据变形实测资料分析了其变形破坏特征,并结合工程建设情况、结构特征、运行情况等对开裂原因进行分析。结果表明坝顶裂缝产生的根本原因是土体承受的应力超过其抗拉强度或抗剪强度后而发生的破坏,直接原因为坝顶的不均匀沉降,其中水荷载、湿化变形、蓄水速度、坝顶材料特性是坝顶不均匀沉降的关键影响因素。

分散性土均质土坝渗透破坏性状及溃坝原因

分散性土的均质土坝,坝顶及坝面若不采取有效的加固措施,坝坡一定会遭雨水的严重破坏.土的分散性鉴定结果,如果几种方法结论不相一致,应以针孔试验为标准. 大坝溃决的主要原因:(1)坝料是分散性土; (2)坝顶存在横向裂缝,渗流很快从下游坝坡逸出; (3)下游坝坡未作反滤保护;(4)库水全由降雨形成,水质纯净.