某工程混凝土沥青心墙坝坝基应力性态及补救方案分析

基于有限元法对运行期坝基防渗墙轴线向下游偏移时的应力性态及产生的不利影响进行数值分析,并提出补救措施及参考临界值。结果表明,当轴线不发生偏移时,坝基防渗墙仅受到弯矩作用而产生局部拉应力,但影响不大;当轴线向下游偏移且偏移量小于30 cm时,坝基防渗墙受到压力与弯矩的共同作用,出现应力集中现象并产生不利影响。在不做其他处理情况下,轴线不发生偏移及偏移量小于15 cm时可暂不处理;轴线向下游偏移量超过15 cm且不大于27 cm(实测最大偏移量)时,在后续施工中需将混凝土基座向下游拓宽至少20 cm,以减少坝基防渗墙拉应力极值使应力集中现象减弱,达到改善坝基防渗墙应力性态的作用。有限元模拟为坝基防渗墙偏心时的安全性评价和处理措施提供了借鉴。

新疆TP水库沥青混凝土心墙坝三维有限元分析

为了验证沥青混凝土心墙坝设计,采用邓肯张E-B模型对新疆TP水库工程沥青混凝土心墙坝进行三维有限元计算分析。结果表明:三维有限元静力计算得到的坝体坝基、沥青混凝土心墙以及防渗墙应力变形结果符合基本规律,满蓄期大坝发生最大值沉降,沉降值约占坝体和坝基总高度的0.69%。应力应变均在合理范围内,该沥青混凝土心墙坝设计合理,研究结果可为类似坝体设计提供参考。

复杂地质条件下沥青混凝土心墙坝风险识别方法

针对复杂地质条件下沥青心墙坝风险识别问题,本文从“三高一深”复杂地质条件、沥青混凝土心墙和传统土石坝三个风险维度,系统建立沥青混凝土心墙坝风险指标体系。针对主客观信息融合不充分问题,本文采用三角模糊层次分析法(TFAHP)确定风险指标主观权重,通过指标重要性评价法(CRITIC)确定其客观权重,并利用博弈论法(GT)计算最优组合权重,构建基于TFAHP-CRITIC-GT组合赋权模型的沥青心墙坝风险智能识别方法。实例分析表明,新疆奴尔沥青心墙坝工程复杂地质条件风险指标权重占比0.516,是该工程的重要风险因素。综合考虑复杂地质条件风险对于准确识别沥青心墙坝风险因素具有重要工程意义,本文提出的指标体系及识别方法对于西部地区复杂地质条件大坝风险识别及评价研究具有推广价值。

基于HEC-RAS的沥青混凝土心墙坝溃坝洪水过程模拟分析

大坝溃口发展过程模拟是开展溃坝洪水分析的基础,不同坝型溃口发展过程不同,溃口流量(下泄洪水)过程差异很大。文章通过对某水电站沥青混凝土心墙坝溃口形式的研究,采用HEC-RAS(Hydrologic Engineering Centers-River Analysis System)软件进行溃坝洪水模拟,旨在探讨沥青混凝土心墙坝在水库溃坝风险中的关键因素,着重考虑沥青混凝土心墙对溃口发展的影响。结果显示,初始运行水位、洪峰流量的重现期、溃坝历时及泄水建筑的泄流方式对溃口流量产生显著影响。研究成果为未来水利工程的安全可靠建设提供了科学依据。

沥青混凝土心墙坝漫顶溃坝试验与溃坝过程数值模拟

基于中国新疆射月沟水库溃坝案例资料,在水槽冲蚀试验系统进行了沥青混凝土心墙坝漫顶溃坝试验,直观展现了坝壳料冲蚀与心墙折断过程,发现了抗冲蚀能力强的沥青混凝土心墙对溃坝过程的重要影响。将沥青混凝土心墙坝的漫顶溃坝过程分为3个阶段:坝壳料溯源冲蚀至沥青混凝土心墙裸露;心墙第一次折断,溃口流量迅速增大并出现峰值;心墙发生多次折断直至溃口稳定。在试验成果的基础上建立了模拟溃口流量和溃口形态演化的沥青混凝土心墙坝漫顶溃坝过程数学模型,模型的特色在于通过冲蚀公式模拟沥青混凝土心墙的裸露长度,采用力矩平衡法计算裸露心墙的折断时刻、折断长度和折断次数,从而合理反映了沥青混凝土心墙坝漫顶溃坝时坝壳料与心墙的耦合作用机制。采用建立的数学模型对射月沟溃坝过程进行了反演分析,计算结果表明重要溃坝参数与实测值误差均在±25%以内,较好地反映了溃坝过程,研究成果可为沥青混凝土心墙坝漫顶溃坝过程模拟提供借鉴。

深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝非平稳随机地震动响应分析

由于良好的环境适应能力沥青混凝土心墙坝是我国西南强震区深厚覆盖层场地的优选坝型,然而对于沥青混凝土心墙坝非平稳随机地震作用下的抗震安全评价研究尚有不足。采用改进的Clough-Penzien功率谱结合随机函数,充分考虑地震动频率与强度的非平稳特征,生成了一系列与反应谱拟合的非平稳随机地震动集合,以某深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝为例,对其坝顶水平加速度及竖向永久变形等响应的均值及变化范围等进行了统计分析及分布检验,揭示了覆盖层与坝体响应均值及变异性沿高程变化规律,并通过概率密度演化方法,展示了坝顶水平加速度概率密度沿时间的演化过程,同时对生成的55条非平稳随机地震动进行调幅,结合多条带分析法易损性分析方法开展了深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝非平稳随机地震动易损性分析,给出了以震陷率为破坏等级控制指标的坝体易损性曲线,为深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝的抗震安全评价提供了新的方法和思路。

不同基座高度对沥青混凝土心墙堆石坝受力特性的影响研究

为研究不同基座高度对沥青混凝土心墙坝受力特性的影响,采用邓肯-张E-B模型作为坝体及心墙的本构模型,对大坝施工和蓄水过程进行模拟,并依据基座与心墙的高度关系拟定5种计算方案,对比不同基座高度下堆石体和心墙的受力特性。结果表明,基座越高,大坝堆石体竖向位移及第一、三主应力越小,而心墙第一、三主应力越大,竖向位移则随基座增高而减小。在此基础上,利用熵值法构建了基座影响定权模型,量化了基座高度变化对大坝不同部位的影响程度:基座高度变化对心墙的影响(权重56.06%)最显著,建议工程设计和安全评价需要考虑基座高度发生变化时对心墙第一主应力状态的影响。研究成果可为沥青混凝土心墙堆石坝工程设计和施工提供参考依据。

基于有限元模型的沥青混凝土心墙坝动力反应分析

沥青混凝土心墙坝因其具有较好的防渗性和抗震稳定性,已成为当地材料坝中的重要坝型之一,为探讨地震对沥青混凝土心墙坝安全性能的影响。运用三维有限元方法对新疆某沥青混凝土心墙坝的动力反应进行深入研究,分析沥青混凝土心墙坝在地震极端动力荷载作用下的动力响应,以评估沥青混凝土心墙坝的稳定性和安全性。结果表明:在地震作用下,该沥青混凝土心墙坝的地震反应相对较小,结果符合一般规律,具有良好的抗震性能,分析结果可以为同类工程提供参考。

某水库沥青混凝土心墙坝结构设计及稳定分析探究

为研究沥青混凝土心墙坝的结构布置、施工特点和坝坡稳定性,结合工程实例,对沥青混凝土心墙坝进行了心墙及其基础和坝坡的结构设计,坝体材料分区,填筑料力学指标选取,并通过土石坝分析计算软件Autobank7.7对坝坡进行稳定计算,计算方法采用简化毕肖普法和摩根斯顿-普赖斯法,计算结果满足安全稳定要求,以期为该类坝型建设提供一定参考。

超深覆盖层上沥青混凝土心墙坝防渗体应力变形特性及处理措施研究

防渗体系是保证深厚覆盖层地基上沥青混凝土心墙坝安全运行的最重要结构,其安全性备受关注。因此,对超深覆盖层上沥青混凝土心墙坝开展了大规模的三维有限元分析,研究了防渗体系在填筑和蓄水过程中的应力变形特性。结果表明,沥青混凝土心墙两岸局部区域的拉应变相对较大,应重点关注;嵌入两岸的廊道设计导致廊道及防渗墙顶部两端出现高应力区;在廊道和两岸之间设置结构缝或波纹管,可有效改善廊道和防渗墙应力状态。研究成果为超深覆盖层上土石坝防渗体的设计、优化和安全评价提供了支撑。

烂泥山水库沥青混凝土心墙坝抗震安全分析

沥青混凝土心墙坝是一种水利工程的坝型设计,其核心部分是使用沥青混凝土作为心墙。为了提高沥青混凝土心墙坝的抗震安全性,以贵州省铜仁市碧江区烂泥山水库工程为研究对象,结合坝体材料空间变异性与随机地震动进行随机响应分析。实验结果表明,综合材料空间变异性和随机地震动两种随机因素的坝顶水平峰值加速度更大,分别为4.48 m/s^(2)、5.68 m/s^(2)。研究方法对烂泥山沥青混凝土心墙坝抗震安全分析具有一定的参考价值。

过渡料特性对沥青混凝土心墙开裂的影响

沥青混凝土心墙的应力水平变化不仅受自身材料特性影响,也受相邻过渡料特性的制约,改变过渡料特性会对心墙水力劈裂产生较大影响。为探明过渡料特性变化与心墙开裂之间的关系,采用邓肯张E-B模型对庙堂心墙堆石坝进行有限元计算,提出了抗裂安全系数Kn来表征心墙发生水力劈裂的危险程度,并在此基础上采用正交实验的方法比较了过渡料E-B模型各个参数与心墙开裂的相关性,得出结论:过渡料刚度越大,心墙发生水力劈裂可能性越大;在过渡料选择上,应当优先考虑高敏感性因素破坏比(R_(f))、卸荷再填筑时的弹性模量指数(n)、土体内摩擦角(φ_(0))、初始弹性模量(K),在满足沥青混凝土心墙坝设计和施工规范的前提下,选取R_(f)较大,K、φ_(0)较小的过渡料,能够有效提升沥青混凝土心墙坝抗裂性能。

近断层P波斜入射下沥青混凝土心墙坝响应分析

近断层地震动的断层距一般在20 km以内,此范围内的地震波由于在不同岩层介质中的反射和透射次数远小于远断层地震动,到达地表时一般不满足垂直入射假定。关于沥青混凝土心墙坝抗震研究目前少有考虑近断层地震动斜输入的影响。选择合适的近断层脉冲型地震动记录,推导了P波斜入射时二维地基侧面和底面边界完整波场分解、叠加方案下的等效节点力公式,通过近断层P波波动斜输入模拟沥青混凝土心墙坝遭受近场地震波作用过程,分析了近断层P波脉冲特性和输入角度对沥青混凝土心墙加速度、应力、曲率和坝体永久变形的影响规律。结果表明,地震波斜入射下心墙和坝体响应与垂直入射相比存在明显差异,近断层地震动脉冲特性亦对各响应影响显著。

考虑建基面的沥青混凝土心墙坝竣工期沉降计算

为探究不同建基面形状对沥青混凝土心墙坝竣工期沉降的影响,采用邓肯-张非线性模型对轿子山沥青混凝土心墙坝的竣工期坝体沉降进行了计算。对比依据轿子山大坝实际剖面简化而来的理想算例以及不同坝高的其他典型工程计算结果,发现在数值模拟中计算大坝的最大沉降占比时,应该使用修正后的坝高,即总坝高减去心墙向下延伸的高度,且坝高90~140 m范围内最大沉降比与坝高之间为线性关系。为了进一步验证上述发现的普遍性,又对理想坝型研究了不同坝体建基面形状与心墙及过渡层(向下)延伸段对坝体沉降的影响。结果表明:在相同坝高下,坝体与基岩的交界面与水平方向的夹角越大,坝体最大沉降越小,从基岩受力变形角度初步解释了坝体沉降变化的原因,即是侧向分担了部分坝体自重;心墙及过渡层延伸段的存在会使坝体最大沉降略有减小,但延伸段高度及倾角的变化对坝体沉降的变化影响不明显。建议在坝基开挖的过程中,尽量使上下游建基面与水平面间保持一个尽可能大的夹角,同时将心墙及过渡层向坝基深处延伸一段距离。研究成果可供沥青混凝土心墙坝工程设计和施工参考。

KS水库沥青混凝土心墙坝二维有限元静力计算

沥青混凝土心墙坝作为发展最晚的一种大坝防渗型式,近几年在水利工程中的应用也逐渐增多,如何计算在不同时期及工况下坝体及心墙的应力状态成为了最为关键的研究内容之一。采用平面非线性有限元方法,对KS水库沥青混凝土心墙坝进行了二维非线性有限元数值模拟,并对坝体在施工和蓄水期间的应力、应变、位移分布、变形等进行了数值模拟和分析。结果表明,过渡料和心墙基本符合设计规范,不会产生水力劈裂。

基于有限元法的沥青混凝土心墙及坝基防渗墙应力分析

在沥青混凝土心墙堆石坝设计中,坝基防渗墙与沥青混凝土心墙的轴线重合,但因施工误差等原因,实际可能会出现坝基防渗墙与心墙轴线不完全重合的情况。基于有限元分析方法,研究坝基防渗墙相对于心墙轴线在不同偏移量情况下防渗墙的应力状态。结果表明,轴线重合时,坝基防渗墙在施工期和运行期局部拉应力处于没有或较小状态,对整体影响甚微;坝基防渗墙轴线向下游的偏移会对运行期防渗墙应力产生一定的不利影响,主要表现为坝基防渗墙下游面(非邻水面)局部拉应力增大,存在应力集中现象,局部拉应力较未发生偏移最大增长3.6倍;可将心墙的混凝土基座依据坝基防渗墙偏移情况向下游进行一定的扩展,能使运行期坝基防渗墙下游面的局部拉应力最高降低59.3%,减弱应力集中现象,从而改善坝基防渗墙的应力状态。有限元模拟结果可为坝基防渗墙偏心情况下的安全性评价和工程处理措施选择提供支持。

沥青混凝土心墙坝下游坝体分区及排水优化方法研究

阳江抽水蓄能下水库为沥青混凝土心墙坝,下游坝壳区拟部分使用全强风化料,以达到减少弃渣并节省工程投资的目的。为了优化心墙下游侧坝体分区及排水方案,本文主要探讨坝体分区及排水原则,采用有限元计算分析及参数敏感性分析进行下游坝体分区及排水优化研究。计算结果表明:下水库沥青混凝土心墙坝下游坝壳区可使用全强风化料,全强风化料下部设置下游堆石排水体;当大坝上下游边坡坡度为1:2.50时,该坝体分区断面在各种水位及地震组合下计算出的下游坝坡最小稳定安全系数满足规范要求;下游堆石料排水体厚度建议设置成5.9m,以便将心墙渗过来的水及时排走。

基于有限元模型沥青混凝土心墙坝静动力分析

浇筑式混凝土心墙坝相比于其他的心墙坝具有很大的优势,因此广泛应用于各个工程中。基于此,文章以新疆的某浇筑式混凝土心墙坝为例,采用ADINA软件和动力计算程序分析其静动力的变化情况,以探究浇筑式混凝土心墙坝静动力变化特点,并评价心墙坝的抗震能力,探讨心墙最适宜厚度的覆盖层。

水利工程沥青混凝土心墙坝温度控制对沥青混凝土施工质量的影响

水利工程中,沥青混凝土心墙坝施工质量受到温度控制因素影响,为避免其出现质量问题,延长结构寿命,保障水利工程安全稳定运行,文章以某工程为案例对沥青混凝土心墙坝温度控制展开研究,首先简要介绍了该项目具体情况,其次对该工程沥青混凝土心墙坝施工的温度控制要点进行深入分析,分析了温度控制对沥青混凝土施工质量所产生的影响,最后针对温度控制提出了一些基本策略,以供参考。

沥青混凝土心墙坝基座坡角研究

为研究基座坡角对沥青混凝土心墙坝基座应力变形的影响,以重庆巫山庙堂水库为例,采用非线性有限元方法分析了竣工期和蓄水期混凝土基座的应力变形特性及不同基座体型的拉应力图形。结果表明:在竣工期,基座上游侧或下游侧坡角增大时,基座水平位移、沉降和主应力值缓慢增大;在蓄水期,基座水平位移和沉降随基座上游侧或下游侧坡角减小逐渐减小,基座上游侧坡角增大可降低基座主应力值,而增大基座下游侧坡角会产生相反的效果;2种工况中基座两侧坡角同时增大会使基座压应力值增大,拉应力值减小;基座单侧坡角变化对拉应力图形的影响强于两侧坡角变化,建议在58~90°范围内采用上游侧坡角较大而下游侧坡角较小的基座,以改善基座应力变形情况。