汶川地震紫坪铺面板堆石坝地震波输入研究

对国家强震动台网中心紫坪铺面板堆石坝区域台站实测主震记录以及大坝台网实测余震记录进行分析,研究主震与强余震地震动的基本特征。分别选取茂县地办、郫县走石山、成都中和这3组基岩台站实测主震地震动,紫坪铺台站2008年11月6日实测余震地震动以及按水工抗震规范人工生成地震动作为数值计算的地震动输入,对紫坪铺大坝进行三维动力有限元分析,并与实测结果进行对比。研究表明,郫县走石山与成都中和2个远场台站位于断层下盘,其实测地震动的加速度反应谱长周期(0.65 s以后)分量过于丰富,不宜作为断裂带附近紫坪铺大坝的地震动输入;紫坪铺大坝台站实测的余震地震动1 Hz附近(大坝基频)的频率成分相对较少,且持续时间较短,以至于难以激发大坝响应;对比坝顶实测地震动加速度反应谱和数值计算反应谱,建议汶川地震中紫坪铺大坝动力计算时可采用茂县地办台站实测地震动或按抗震设计规范反应谱人工生成地震动。

汶川地震余震记录及紫坪铺面板堆石坝余震反应研究

对汶川地震后紫坪铺面板堆石坝台阵余震记录进行了分析,研究实测余震地震动频谱特性等基本特征。选择有代表性的坝址基岩台站记录到的余震地震动作为大坝地震动输入,对紫坪铺大坝进行了三维动力有限元分析,并将计算得到的坝体加速度放大倍数与不同坝高台站的监测数据进行了对比。研究结果表明:实测余震地震动加速度反应谱在短周期部分有一定波动,在周期稍长时随周期增加而衰减,符合地震动反应谱的基本特征;综合实测大坝反应、数值计算结果以及以往实测相关资料,本次紫坪铺大坝余震实测结果反映了土工构筑物反应的一般规律。

汶川地震中紫坪铺面板堆石坝永久应变反演分析

紫坪铺大坝是世界上第一个遭受强震的百米以上面板堆石坝,在"5.12"汶川地震中有明显的局部损伤。采用有限元数据平滑方法,对大坝位移监测数据进行处理,得到了坝体典型剖面的永久应变。分析了大坝在地震中沉降和堆石料剪胀变形发生的部位和原因,表明坝体最大震陷率发生在2/3坝高附近;大坝发生剪胀的范围为坝顶区域和从坝顶往下25～30 m的上下游坝坡附近;永久剪应变过大是造成面板水平施工缝错台的直接原因。

紫坪铺面板堆石坝面板的震后修复

5.12汶川特大地震后,紫坪铺水利枢纽工程各建筑物遭受了不同程度的损伤。本文主要介绍了该工程面板堆石坝震后面板的破损情况及修复处理。

紫坪铺面板堆石坝大方量、高强度填筑施工

紫坪铺水利枢纽面板堆石坝填筑方量大、强度高,填筑质量要求高。坝体填筑的主料场地形陡峻,开采面较小,海拔较高及受当地气候影响较大,料场开采条件较差,其主料场距坝址运输距离较远,通过采取增加辅助料场、对主料场采用合适的开采方法、合理布置上坝施工道路、合理配置施工设备等技术措施,提前并高质量地完成了大坝填筑施工。

对紫坪铺面板堆石坝抗震性能的几点认识和体会

根据对紫坪铺水库大坝在2008年5月12日汶川大地震中震损情况进行的分析,对面板坝抗震性能的设计提出了几点认识和体会,供今后在强震区修建类似工程参考。

紫坪铺面板堆石坝三维有限元弹塑性分析

发展能够合理评价面板堆石坝在施工期、蓄水期与地震期应力与变形的数值分析方法对于面板堆石坝的设计和安全运行具有重要的意义。本文开发了三维弹塑性有限元分析程序,根据紫坪铺筑坝堆石料单调和循环荷载大型三轴试验确定堆石料的广义塑性模型参数,对紫坪铺面板堆石坝的施工、蓄水过程及汶川地震震害进行了数值模拟,并与实际施工监测和震害调查结果进行了对比。结果表明:数值计算得到的大坝在施工期、地震期的变形,地震后面板应力分布及施工缝错台均与实测结果规律一致。表明采用考虑压力相关性的堆石料广义塑性模型进行面板堆石坝的施工期、蓄水期与地震期的全过程模拟是可行的。

紫坪铺“5.12”震害对面板堆石坝抗震措施的若干启示

结合面板堆石坝设计规范的修编工作,总结分析了"5.12"汶川地震中紫坪铺面板堆石坝的震害特征,获得了关于面板堆石坝抗震措施的若干启示,包括坝顶及其附近坝坡的防护、面板垂直缝的抗挤压措施和水平施工缝的抗震设计、面板堆石坝的地震变形控制及基于抗震计算和工程经验确定抗震措施的重要性等,对做好面板堆石坝抗震措施具有重要意义。

汶川地震中紫坪铺混凝土面板堆石坝震害分析

汶川地震中,紫坪铺混凝土面板堆石坝坝坡、面板和结构缝均出现一定程度的破坏,大坝发生了整体变形.根据这些震害现象,结合振动台模型试验和数值分析的成果,从坝坡破坏性态、坝顶加速度反应、面板应力与变形、大坝的地震变形和面板缝的破坏形式几方面讨论了面板堆石坝破坏机理和抗震性能.在此基础上,对面板堆石坝抗震设计的着力点和抗震措施提出了建议:在面板堆石坝抗震设计中,高面板堆石坝上部面板在地震中可能出现的高应力区是着重点之一;应该考虑坝体地震永久变形对面板附加应力的影响;应特别注意坝顶区堆石体的稳定,建议选择钉结护面板加固方案,从而提高地震时坝顶区堆石体的整体稳定性.

紫坪铺混凝土堆石坝抗震风险分析

结合"5·12"汶川强震考验的紫坪铺混凝土面板堆石坝工程的震损情况,利用高土石坝抗震风险分析模型,针对坝坡失稳和坝体永久变形两种常见的破坏模式应用可靠性理论与静、动力有限元计算等方法展开深入研究,利用蒙特卡罗随机抽样方法计算大坝失事概率,最后结合震损统计结果和高土石坝抗震风险评价矩阵等级表,对紫坪铺大坝进行抗震风险等级评定,结果表明紫坪铺大坝在地震后具有高风险,需要及时进行抗震加固。

紫坪铺大坝汶川地震震害分析及高土石坝抗震减灾研究设想

紫坪铺面板堆石坝作为"5.12"汶川大地震强震区高土石坝的典型,重点总结了其主要震害,包括坝体地震永久变形,面板的脱空与垂直缝挤压破坏和施工缝错台,下游坝坡局部震损,防浪墙等坝顶结构震损,渗漏量变化等;并针对本次汶川地震土石坝震害的特点,提出进一步开展有关高土石坝抗震减灾设计研究的一些设想,包括土石坝震害及地震资料的调研与获取,高土石坝动力破损特征与地震灾害机理研究,高土石坝地震安全评价与震害评估方法研究,以及高土石坝抗震加固及应急处置措施研究等。

土石坝坝顶加固的永久变形机理及其离心模型试验验证

首先介绍了汶川特大地震中紫坪铺大坝永久变形原型观测的研究结果,根据紫坪铺大坝汶川地震实测结果,发现地震永久变形主要产生于大坝的上部,从地震永久变形的发生机理论证了坝顶加固技术的合理性与科学性.然后介绍了土石坝离心模型动力试验的研究成果,通过离心模型试验验证了坝顶加固的有效性与合理性.通过比较,表明离心模型试验得到的大坝变形分布形态、大坝外形轮廓变化、变形矢量等关键技术特性与墨西哥El Infiernillo土石坝及紫坪铺汶川地震实测结果吻合很好,证实了离心模型试验的技术优势.

地表微变形远程监测雷达在大坝监测中的应用

大坝表面变形监测是大坝工程安全监测工作中的一个重要组成部分。介绍了一种用于快速追踪地表微小变形的新型监测技术——地表微变形远程监测雷达,通过比对实验和应用实例详细分析了微变形监测雷达用于大坝表面变形监测工作中的性能指标,最后根据微变形雷达监测成果对"5.12"地震后紫坪铺水库大坝的稳定性进行了分析。

基于土石坝动力特性的坝料动力参数反演

采用现行的室内外试验方法确定的土石料动力参数与实际坝料的动力参数有何差异是人们关心的问题之一。提出了基于土石坝动力特性的坝料动力参数反演方法,并使用该方法反演了一个假想混凝土面板堆石坝的坝料动力参数,证明该方法是可行的,计算精度基本满足实际工程要求。利用紫坪铺面板堆石坝在汶川地震中的余震加速度响应信息,反演了坝料的最大动剪切模量系数K和指数n。结果表明,由室内动三轴试验得到的坝料最大动剪切模量系数K值偏小,建议进一步研究予以修正。

紫坪铺面板坝震后坡面残余应变分析

紫坪铺大坝是世界上第一个遭受强震的百米以上的面板堆石坝,在"5.12"汶川地震中有明显的局部损伤。本文采用有限元数据平滑方法,对大坝位移监测数据进行处理,得到了大坝下游坡面的永久应变。分析了大坝在地震中裂缝发生的部位和原因,表明坡面残余压应变集中是导致面板垂直挤压裂缝的主要原因,坡面残余拉应变过大引发周边缝张开和坝面张裂缝。

基于变形控制标准的高土石坝地震可靠度分析

基于可靠度分析的设计方法是科学定量地研究和保证岩土工程安全性的重要手段之一。通过定量考察土石坝工程中的不确定性因素,综合评估地震失效概率,可为高土石坝抗震设计和风险评估提供参考。以坝顶震陷率作为地震安全控制指标,提出了同时考虑地震和筑坝料参数不确定性的高土石坝地震可靠度分析方法。首先,采用地震烈度作为地震危险性的宏观衡量尺度,通过引入地震烈度概率模型,将基于概率烈度的地震动峰值作为地震强度因子,调整规范谱人工地震波的幅值进行动力有限元计算。然后,采用适用于处理小样本和非线性问题的高斯过程响应面法,建立筑坝料参数与坝顶震陷率之间的非线性映射关系,结合蒙特卡罗法计算高土石坝地震失效概率。最后,以紫坪铺面板堆石坝为例,应用该方法考察了设计基准期内的地震失效概率。

紫坪铺大坝坝顶护栏震损情况及启示

汶川地震中紫坪铺面板堆石坝经受了强震的考验,地震导致坝顶护栏发生了严重破坏,其破坏具有一定规律性。本文对坝顶护栏混凝土柱的震损情况进行了统计和分析,发现几乎所有震坏倒塌的混凝土柱均是从根部发生断裂,其倒塌方向基本垂直于坝轴线,且成规律性的向上游或者下游倒塌。文中分析了混凝土柱倒塌规律的可能原因,指出坝顶护栏混凝土柱的震损情况可以为今后深入研究该堆石坝的地震波输入及震动响应规律性提供一些参考依据和启示。