任意料在纳达水库沥青混凝土心墙土石坝中的应用研究

纳达水库为沥青混凝土心墙土石坝,坝壳料采用全断面土、石混合料筑坝,属国内近百米级坝壳料采用任意料筑坝的先例。针对坝壳料采用任意料的特点,主要介绍了沥青混凝土心墙土石坝在合理利用土、石混合任意料,渗流控制,坝坡稳定及坝体变形控制等方面的设计成果,相关成果可供设计人员参考。

黏土心墙土石坝宽级配反滤层设计及数值模拟分析

在黏土心墙土石坝中设置反滤层是保护黏土心墙稳定的重要工程技术措施。以甘肃省天祝藏族自治县石板沟水库土石坝为例,从黏土心墙反滤层设计切入,分析了反滤层设计过程中参数的取值依据,并在反滤层设计结果的基础上对坝体的渗流量和浸润线进行了模拟分析。结果表明:黏土心墙两侧的反滤层中,反滤层1的保护土料为黏土心墙土料,而反滤层2的保护土料为反滤层1的土料;反滤层设计应考虑滤土和排水的要求;稳定渗流工况下,随着上游水位的升高,渗流量逐渐增大;通过黏土心墙、反滤层和排水体的设置,有效降低了坝体浸润线,渗透水均从下游坝基出逸,坝体不会产生渗透破坏。

黑河黏土心墙土石坝分期位移反分析

高心墙土石坝的安全性评价问题涉及到土坝的变形与渗流规律及相关力学参数的确定,是当前土力学研究的热点与难点之一。由于土石坝受施工过程中施工工艺、施工方法和施工质量以及运行期运行环境和管理方法的影响,土石坝坝料的实际力学参数与原设计参数有一定的差别。为获得西安黑河黏土心墙土石坝大坝填料实际的力学参数,利用大坝的应力、变形与渗流观测资料,通过深入分析大坝变形机制和渗流特征,建立了黑河黏土心墙土石坝变形与荷载之间的对应关系,提出了基于准饱和土固结理论的心墙土石坝分期位移反分析的思路与方法,实现了心墙土石坝施工期、运行期全过程反演。结果表明该方法可反演得到心墙土石坝填筑材料的主要参数(邓肯-张模型)、心墙渗透系数及湿化变形参数。反演思路与方法对同类工程设计与反分析具有参考意义。

基于CATIA的斜心墙土石坝建模与分析

以往水利行业的工程设计多是采用传统二维CAD技术,与之相比,BIM(建筑信息模型)技术具有表达直观、纠错能力强、信息完备等优点。为克服传统设计技术图纸不易修改、表达效果抽象、工作效率低下等缺点,以实现适应斜心墙土石坝特点的水利信息化技术为目标,以CATIA为平台,结合某斜心墙土石坝工程,基于VB对CATIA进行二次开发,建立了参数化模型。同时,基于该模型可快速修改与更新的特性,完成了以填筑量为标准的坝轴线方案比选。最后,基于三维模型所提供的信息进行二次开发实现了多截面的坝坡稳定计算。实践证明,CATIA技术可代替传统设计方法实现信息化建模,也可更广泛实现工程建设全过程的分析计算、施工管理与运行管理工作,进一步提升行业管理水平。

深厚覆盖层上沥青混凝土心墙土石坝的应力变形特征

由于深厚覆盖层具有一定的可压缩性,修建在其上的沥青混凝土心墙坝坝体会发生沉降,且最大沉降位于距坝顶2/3坝高处;受坝体的影响,坝基深厚覆盖层也会向上、下游发生水平位移;沥青混凝土心墙存在明显的应力拱效应,蓄水后减弱。以在120 m深覆盖层上修建坝高100 m沥青混凝土心墙坝的有限元分析为例,探讨了沥青混凝土心墙土石坝在深厚覆盖层上的应力变形特性。

库水位升降对那板心墙土石坝渗流场及坝坡稳定性的影响

以那板心墙土石坝为例,基于多孔介质饱和—非饱和渗流基本原理,采用有限元方法对该坝在不同库水位升降速度条件下的瞬态渗流场进行了数值模拟,并将瞬态渗流场与极限平衡法相结合分析了坝坡的稳定性。结果表明,坝体渗流场的变化相对于库水位的变化具有明显的滞后性,该滞后性对库水位快速下降条件下的上游坝坡的稳定极为不利,而对库水位快速上升条件下的上游坝坡的稳定有利,为库水位变化对土石坝渗流场及坝坡稳定性分析评价提供了参考依据。

水位升降对粘土心墙土石坝渗流稳定性分析

利用非饱和非稳定渗流理论,对某粘土心墙土石坝在水位不同升降速度条件下的渗流场进行了数值试验,分别设计了从0.0 m开始以2.51、.5 m/d的水位上升速度蓄到88.0 m正常蓄水水位的计算工况,以及从88.0 m正常蓄水水位分别以8.0、4.0、2.0 m/d水位下降速度泄水至10.0 m最低水位的计算工况,计算了各工况下粘土心墙土石坝的渗流场,对比分析了水位升降速度对坝体渗流场的影响.基于上述渗流计算成果,分析了各工况下土石坝上游、下游面坝坡的稳定性,总结了坝坡最危险滑动面的时空演化规律和安全系数随水位升降速度的变化规律,为水库调水和日常管理提供了参考.

对“沥青混凝土心墙土石坝的应力应变分析”一文的讨论之讨论

土石坝应力应变分析的目的之一是估算坝坡的抗滑稳定性。比较流行的方法是计算坝体滑动面上的剪应力水平s的平均值,其倒数就是安全因数。这种方法算出的安全因数虽然与极限平衡法算出的安全因数并不完全相同,但比较接近,而且是协调的。

基于浑水渗流理论的某斜心墙土石坝渗流稳定机理研究

以某中型水库为研究对象,基于稳定渗流理论,结合浑水渗流理论,以材料本身的渗透系数为初始参数,考虑室内试验所得的浑水作用的渗透系数变化规律,采用有限元软件Geo-Studio进行反滤层渗流计算,对其破坏形式及破坏结果进行分析。计算结果表明,斜墙反滤层设计不合理是发生管涌破坏并在斜墙产生塌坑的主要原因,建议除险加固从加大防渗体厚度和设置保护层入手。

塔里干粘土心墙土石坝防渗土料的性质及工程措施

依据粘土料场勘探、试验资料,叙述了防渗粘土的基本性质与特点,因含有分散性土,从偏于安全考虑,设计中采用相应的工程措施。

心墙土石坝渗流自由面的数值模拟

心墙与坝壳材料渗透系数相差比较大,使用有限元方法迭代计算心墙土石坝渗流自由面时,往往会在两种材料交界面处失真,难以正确模拟出心墙下游端的出渗点。为解决此问题,采用具有严格理论基础的S ignorin i型变分不等式,确定渗流渗出点和自由面的位置,可消除出渗点的奇异性,采用罚Heaviside函数克服网格依赖性和数值不稳定性。同时,根据毛细水上升高度来确定非饱和区负孔隙水压力,消除饱和-非饱和渗流分析中坝壳节点中的虚值,使得计算结果能准确地反映出坝体中的实际渗流场。

湿陷性地基上心墙土石坝应力变形特性分析

利用非线性有限元法,对某湿陷性地基上土石坝进行结构分析。计算中考虑了渗流的作用和土石料的湿陷效应。研究表明,较为深厚和软弱的地基上的心墙坝的变形分布较一般土石坝复杂,应力分布也相对不规则。当地基伴有湿陷性时,这种复杂和不规则程度会进一步加剧,进而影响大坝的安全性。因此,在对这类大坝进行设计时,应充分考虑这些不利因素。

粘土心墙土石坝震后破坏机理的二维有限元分析

土石坝震后破坏机理研究是土石坝抗震研究中的关键问题之一。本文以新疆恰甫其海粘土心墙土石坝为例,利用二维三角形常应变动力固结有限元程序,分析了地震结束后粘土心墙土石坝坝体内部孔压场的时程变化规律及其对坝体稳定性的影响。研究表明,在粘土心墙土石坝震后固结过程中,受边界排水影响而产生的坝体内部孔压重分布以及孔压升高区域在坝体内部的迁移是导致粘土心墙土石坝发生震后破坏的根本原因。本文研究结果可以为高地震烈度区粘土心墙土石坝坝体断面的合理设计提供参考依据。

丙巷河心墙土石坝施工和运行期的FEA连续分析

介绍了一种三相土体弹塑性渗流偶合模型的基本理论及其有限元(FEA)技术,对丙巷河水库粘土心墙土石坝标准剖面,从施工到蓄水再到库水位骤降工况下,的一次性应力、位移、渗流、坝坡稳定的部分计算成果;论述了分期施工填筑对大坝位移的影响和粘土心墙的"拱效应"。

升钟水库高心墙土石坝软弱岩基的处理

建筑在软弱岩基上的高心墙土石坝的地基处理,直接关系到大坝工程的施工质量、稳定安全和经济效益,是土石坝建设中关键性的技术问题之一。已经建成并按正常高水位运行多年的升钟水库拦河大坝的建设,为解决这类技术问题提供了一个较好的实例。本文主要分析了升钟水库大坝区的区域地质、工程地质条件及软弱岩基特性,叙述了大坝心墙防渗体与基岩接合部位、过渡区及坝壳区的地基处理以及心墙下部基岩内部处理的设计和施工技术及其质量标准,而且对其实际效果进行了综述。

地震动空间差异对沥青混凝土心墙土石坝-覆盖层地基系统响应影响研究

地震动的空间差异性往往对结构-地基系统的响应具有显著影响。从地震动差异形成的物理机制出发,基于二维设计地震动确定入射P波、SV波时程,在波动输入模型基础上引入地震动组合效应构建了空间非一致地震动场,建立了空间差异地震动的波动输入模型。进一步研究了地震动场空间一致输入和非一致输入下沥青混凝土心墙土石坝-覆盖层地基系统的地震响应。结果表明,非一致地震动场输入模型获得的地表自由场控制点位移水平和竖直分量均与设计地震动吻合良好,能够在考虑地震动空间相关性基础上模拟地震波传播的时间滞后、幅值变化和时程形状差异等空间差异特征。与一致输入相比,非一致输入下覆盖层建基面水平向和竖直向加速度分布方差最大增大341%和50%。地震动的空间差异引起心墙竖向应力和剪应力峰值最多增加198%和51.9%。坝顶加速度和永久变形平均值均有所增加,最大结果分别增加25.53%和13.06%。传统的一致波动输入方法可能会低估结构地震动响应,分析沥青混凝土心墙土石坝-覆盖层地基系统的地震响应有必要考虑地震动的空间差异性。

瑞士格舍嫩心墙土石坝加高工程

瑞士格舍嫩心墙土石坝高155 m,计划通过数值模型和实验室研究,在充分考虑现行设计标准,并对大坝原有结构进行优化的基础上,加高该坝,使其水库库容增加15%,新增的库容将使需电高峰时的发电更具灵活性。概述了原坝特点及其长期工况,详述了大坝加高工程的设计理念、细部设计,以及施工情况。

横山岭水库黏土斜心墙土石坝渗透参数敏感性分析

为研究黏土斜心墙土石坝坝体各分区及坝基土石料渗透系数对渗流场计算结果的影响,以横山岭黏土斜心墙土石坝为例,基于正交设计法,就坝体各分区及坝基土石料渗透系数取值对心墙逸出高程H、心墙最大水力坡降Jmax及坝轴断面单宽渗流量q等渗流场指标的敏感性进行分析。通过分析,分别得到黏土斜心墙土石坝不同部位土石料渗透系数值对3个渗流场指标的敏感性大小排序,确定了各指标的主要影响因素,并讨论了主要影响因素与渗流场指标的关系。研究结果可为斜心墙土石坝的结构设计及施工提供参考。

狮泉河水电站粘土心墙土石坝掺合料最大干密度及颗分关系试验

由于狮泉河水电站粘土心墙土石坝掺合料的最大干密度受反滤料与粘土料的掺合比例、反滤料含砂率的影响较大,因此拟通过本试验确定掺合质量比在(46～54)∶(54～46)范围变化时,反滤料含砂量变化对最大干密度的影响程度及相关参数,从而确定心墙掺合料填筑的实际压实度。

双龙水电站心墙土石坝浸润线分析

大坝浸润线的正常与否是影响大坝安全运行的重要因素,对大坝浸润线进行有限元软件进行数值模拟,是大坝浸润线研究的重要方向。文章以双龙水电站斜心墙土石坝为例,利用有限元分析法对大坝在4种不同工况下的稳定渗流进行计算分析,计算结果显示,心墙可以起到良好的防渗作用,土石坝的坝体浸润线位置较低,不易发生渗透破坏,有利于坝体的稳定。