金佛山沥青混凝土心墙堆石坝地震反应三维有限元分析

针对金佛山沥青混凝土心墙堆石坝的特点,采用三维非线性动力有限元法进行了地震动力反应分析,重点研究了坝体在地震荷载作用下的加速度、动应力、地震永久变形的变化规律和分布。结果表明,加速度在坝顶附近达到最大值,存在明显的鞭梢效应;动应力在坝体分布较均匀;坝体永久变形不大。可见大坝整体抗震性能较好,满足给定地震作用下的抗震安全性要求。

沥青混凝土心墙堆石坝心墙拱效应研究

心墙拱效应是影响土石坝安全稳定运行的重要因素,心墙力学特性复杂且受众多因素的影响,复杂地形地质条件对心墙拱效应具有重要影响。首先对比了直心墙、斜心墙、下直上斜式心墙拱效应的差异,在此基础上选取岸坡坡度、河谷宽度、覆盖层厚度以表征坝体所处的地形地质条件。基于数值计算定量研究复杂地质条件对沥青混凝土心墙拱效应的影响规律。结果表明:心墙应力拱效应主要集中在心墙中部3/4坝高附近及靠近岸坡处;斜心墙应力拱效应相对较小,可以很好地改善心墙的整体受力状况;岸坡变陡,斜心墙整体的拱效应强度增加,应力传递的核心区域由心墙中部拓宽至心墙两岸坡;随着河谷宽度的增加,应力传递的重心逐渐由底部转移到心墙两岸及心墙中上部;斜心墙整体的应力拱效应并非随着河谷宽度的增加单调变化,当坝轴线长度与坝高比值增加到3~4时,河谷产生的河谷效应对斜心墙变形及拱效应的影响大幅下降;随着覆盖层厚度的增加,斜心墙底部的拱效应明显增强,底部的拱效应系数分布逐渐集中化、区域化,容易产生局部破坏。

金沙江上游巴塘水电站沥青混凝土心墙堆石坝设计

金沙江上游河段的巴塘水电站工程,其挡水建筑物为最大坝高69m的沥青混凝土心墙堆石坝,工程坝址区地震基本烈度为Ⅷ度,区域地质条件较为复杂,存在一定的技术问题。在分析和借鉴国内外已建的类似工程的基础上,结合工程本身的实际技术特点,就该工程坝体结构设计、坝基处理、坝坡设计、沥青心墙与混凝土基座的连接方式、防渗心墙沥青混凝土材料的设计参数等方面进行了一些有益的方案设计。这些设计在工程上的实际应用,最终确保了工程建设的顺利实施,相关设计成果可为后续类似工程的设计提供一定的参考。

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。

金佛山沥青混凝土心墙坝二维渗流计算分析

渗透水流将会对土石坝的坝体以及坝基渗透破坏产生巨大的危害性。本文依托金佛山水电站工程,根据沥青混凝土心墙堆石坝方案的地质条件及渗流控制特点,建立了平面有限元计算分析模型,模拟了坝体和坝基在不同水位组合条件下的渗流场,重点研究了其渗透破坏的可能性,并且对防渗帷幕和坝基渗透系数的敏感性进行了分析。计算分析结果表明:各种水位组合下,沥青混凝土心墙及防渗帷幕起主要的阻水作用,防渗帷幕的水力比降较大,其安全稳定性需要重视。渗流场分布对防渗帷幕及坝基渗透系数不敏感,而渗流流量相对敏感。

金佛山沥青混凝土心墙坝坝坡稳定性有限元分析

针对重庆市金佛山水利工程沥青混凝土心墙堆石坝,采用有限元强度折减法,研究了上、下游坝坡在竣工期、蓄水期及水位骤降等不同工况下的稳定性。结果显示,在竣工期、蓄水期和水位骤降期的坝坡安全系数均符合规范要求。与极限平衡分析方法相比,强度折减法在滑弧面及塑性区的分析中弥补了极限平衡法中无法准确确定滑动面具体位置及滑体大小的缺陷,但是强度折减法计算结果偏安全,因此将两种方法结合进行稳定性分析,结果更为客观。

浅谈金佛山工程面板堆石坝和鱼枧水库沥青心墙坝的建设管理

针对混凝土面板堆石坝和沥青心墙坝在建设管理中的进度、质量、安全控制问题,以工程项目管理的相关理论为指导,结合笔者在金佛山水利工程混凝土面板堆石坝和鱼枧水库沥青心墙坝建设管理的实践经验,通过对项目管理组织模式、目标节点控制、质量以及安全管理,总结出实现混凝土面板堆石坝和沥青心墙坝建设的管理方法,以期为山区河流的混凝土面板堆石坝和沥青心墙坝建设管理提供有益的借鉴。

江家口水库沥青混凝土心墙堆石坝结构设计

文章介绍了江家口水库沥青混凝土心墙堆石坝的结构设计情况。江家口水库大坝最大坝高98 m,大坝主要由弱风化及新鲜的砂岩料、灰岩料填筑,采用沥青混凝土心墙作为防渗体,通过大坝渗流计算及坝坡稳定分析计算,论证了大坝分区设计和坝料参数取值的合理性,为类似坝高和坝料的水利水电工程设计提供了参考。

沥青混凝土心墙堆石坝水力压裂分析

为了研究高沥青混凝土心墙堆石坝在水力压裂条件下的性能,通过设计模型试验和数值模拟的方法,模拟心墙在运行中可能遇到的各种水压力和剪切应力条件,研究不同孔隙率的沥青混凝土试件在不同水压力和拉伸应力下的抗水力压裂能力。结果表明:①孔隙率是影响沥青混凝土心墙抗水力压裂能力的重要因素,孔隙率越大,沥青混凝土水力压裂的临界时间和临界压力越小。②当孔隙率不低于3.3%时,沥青混凝土试件在水压力作用下会形成断裂面,并不断扩大直至发生破坏。③孔隙率较高(不低于3.3%)的试件在水力压裂过程中裂纹尖端的应力集中现象明显,表现出准脆性材料的特性。

金佛山沥青混凝土心墙坝有限元应力变形分析

基于金佛山沥青混凝土心墙坝的特点,采用邓肯—张E-B非线性弹性模型计算了4种有限元计算方案下大坝的应力变形情况,选出了最优计算方案,进而对该方案下竣工期和施工期的坝体应力变形、心墙和基座应力分布及心墙水力劈裂发生的可能性进行了分析。结果表明,坝体应力变形、心墙和基座应力均能满足各工况下的运行要求。

三峡茅坪溪高沥青混凝土心墙堆石坝运行性状研究

茅坪溪防护坝是三峡工程的副坝,也是目前中国最高的沥青混凝土心墙坝。分析该坝在三峡库水位135 m时的变形规律,据此对坝体填料的参数进行反分析。在此基础上对设计水位175 m时及不同水位下,高沥青混凝土心墙的应力与变形进行非线性有限元数值仿真,并研究沥青混凝土参数取值对心墙运行性状的影响。采用双曲函数与幂函数结合的模式拟合沥青混凝土的三轴蠕变试验曲线,对大坝进行蠕变分析。分析结果表明,考虑蠕变效应,心墙的水平变形与最大主应力将有较大的增加。研究结果同时也表明,不同蓄水过程对心墙性状的影响不大,心墙产生水力劈裂、剪切破坏与挠曲破坏的可能性不大。研究结果可供大坝蓄水计划参考,并为高水头下高沥青混凝土心墙坝的运行提供一定的参考。

三峡茅坪溪沥青混凝土心墙堆石坝应力变形分析

茅坪溪沥青混凝土心墙堆石坝是三峡工程挡水建筑物的重要组成部分。为了研究坝体及心墙在施工和蓄水条件下的工作性状,分别使用邓肯Eμ模型和清华非线性解耦KG模型,对茅坪溪沥青混凝土心墙堆石坝进行了应力和变形的有限元计算分析。计算中对心墙沥青混凝土使用了参照现场钻孔芯样试验成果修正后的强度和变形参数。根据计算结果,坝体及心墙的应力和变形值均处在合理范围之内,表明茅坪溪防护坝采用沥青混凝土心墙堆石坝坝型,并利用现场开挖料分区填筑的坝体设计方案是合理和可行的。通过对比分析,还对坝体的施工程序提出了建议。

沥青混凝土心墙堆石坝施工仿真建模与可视化分析

沥青混凝土心墙堆石坝施工仿真通过计算机模拟来研究和分析坝体的复杂施工过程,为工程设计和施工管理提供了有效的工具.文中对沥青混凝土心墙堆石坝施工系统进行了分解协调,阐述了沥青混凝土心墙堆石坝施工仿真的基本原理;在综合考虑施工过程中的复杂约束条件下,建立了沥青混凝土心墙堆石坝施工动态仿真的数学逻辑关系模型;基于Unity3D引擎,研发出网络环境下沥青混凝土心墙堆石坝施工过程的三维可视化分析系统.研究成果在某工程实例中进行了具体应用,成果验证了该仿真模型的有效性和技术方法的先进性.

沥青混凝土心墙堆石坝应力变形有限元分析

基于邓肯-张E-B非线性模型,对某沥青混凝土心墙堆石坝进行三维有限元分析,研究该坝在竣工期及蓄水期坝体与心墙的应力变形特性,得到不同时期坝体、心墙的应力、变形分布规律。结果表明:竣工期及蓄水期坝体最大沉降值出现在约1/2坝高处;坝体沿水平位移方向上游部分呈现向上游变位的趋势,坝体下游部分呈现向下游变位的趋势;坝体大、小主应力随深度的增加而增加;心墙的最大沉降值出现在大约1/2墙高处;心墙沿坝轴线位移左右岸分别产生向河床中部的位移;心墙大、小主应力随深度的增加而增加,心墙基本全部受压,仅在左右岸与基座接触处出现小范围的拉应力区;蓄水期心墙在任意高程处的竖向应力均大于同点的上游水压力,故心墙发生水力劈裂的可能性很小。建议设计时应在上下游坝坡采取必要的护坡措施,施工时保证上下游坝坡附近坝体的压实质量;由于左岸岸坡太陡,与混凝土垫座相接的部位出现较大的拉应力,应进行相应的开挖处理。

沥青混凝土心墙堆石坝地震变形评价方法及其可靠度分析

沥青混凝土心墙堆石坝可就地取材,工程造价低,在我国西部强震区被广泛应用。因其工作条件复杂,且筑坝材料具有非线性特性,故其地震安全评价问题一直受到工程界的关注。因此开展地震作用下沥青混凝土心墙堆石坝的可靠度分析具有理论意义和工程应用价值。本文以坝体裂缝作为坝体地震变形破坏的判断依据,将坝体地震变形倾度作为地震安全的控制指标,建立了基于倾度法和中心点法的沥青混凝土心墙堆石坝地震变形可靠度分析方法。以某98 m高的沥青混凝土心墙堆石坝为例,进行了地震变形的可靠度分析。结果表明:基于本文沥青混凝土心墙堆石坝地震变形可靠度分析方法,获得的大坝设计基准期内的年计地震变形失效概率py=2.156×10^-6,对应的可靠指标β=4.6,满足规范要求;采用倾度法和中心点法相结合,可以考虑坝体材料分区的影响,获得较为准确的土石坝地震变形失效概率结果,对土石坝具有普遍适用性。本文提出的土石坝坝体地震变形可靠度分析方法,可为沥青混凝土心墙堆石坝抗震设计、地震风险分析以及风险等级的建立提供依据。

冶勒堆石坝沥青混凝土心墙型式及尺寸研究

对拟建在深厚覆盖层上的冶勒沥青混凝土心墙堆石坝进行了非线性有限元分析 ,研究了折线形与直线形心墙型式及直线形心墙型式不同底部尺寸对防渗体系应力状态和工作性态的影响 .结果表明 :直线形心墙由蓄水引起的坝体垂直位移变化大于折线形心墙 ,相应蓄水后心墙与基础接触面上的法向应力也稍大 ,从接触面防渗及施工方便的角度考虑 ,以采用直线形心墙为宜 ;直线形心墙底部宽度在 0 9～ 1 2m之间变化时 ,心墙、防渗墙及两者结合部的应力变化不大 ,可在满足渗径长度前提下尽量选择较小的底宽尺寸 。

沥青混凝土心墙堆石坝动力有限元分析

采用三维非线性有限元技术,结合某沥青混凝土心墙坝工程,在静力分析的基础上对大坝的动力特性及抗震安全性进行动力反应分析,动力计算中坝体材料及沥青混凝土均采用等效非线性粘弹性模型,计算分析了坝体的加速度反应、动位移反应、大坝的地震永久变形、坝体单元的安全系数的分布规律。结果表明:大坝在地震作用下的动力反应发生了明显的变化;坝体顶部发生了较明显的永久变形,地震最大沉陷量为429mm,为坝高的0.42%;大坝的抗震安全系数基本均大于1,坝体的局部抗震安全性基本满足要求,因此坝体在设计地震作用下是满足稳定要求的。

隘口沥青混凝土心墙堆石坝岩溶坝基稳定分析及处理研究

研究岩溶坝基岩体稳定性评价方法和坝基处理措施,灌浆是一种可靠和有效提高地基防渗性能和地基稳定性的方法。根据隘口工程特点,确定基础灌浆处理方案,对不同岩溶分布情况下坝基岩体的稳定性进行分析比较,指出要保证沥青混凝土心墙的稳定和安全,必须对基础进行加固处理。根据计算结果确定不同深度坝基岩溶的处理方式:固结灌浆孔按3序逐渐加密加深,I序孔孔距12m,孔深13～36m,河床坝基处深36m,坝趾、坝踵和坝肩处13m;II序孔孔距6m,孔深13～21m,河床坝轴线处深21m,坝趾、坝踵及坝肩处深13m;III序孔孔距3m,孔深均为13m。对处理后的坝基岩体稳定性进行分析比较,计算分析表明,经灌浆处理后,沥青混凝土心墙的工作性状满足工程要求,基础处理方案是可行的。

深覆盖层上沥青混凝土心墙堆石坝动力分析

利用三维非线性动力有限元方法及笔者编制的三维动力程序，对深覆盖层上沥青混凝土心墙堆石坝的动力特性进行了详细分析。笔者将Ｒ．Ｗ．克拉夫提出的关于混凝土坝的处理方法移植到堆石坝动力分析中，从而可利用地面波求解覆盖层上堆石坝的动力结构问题。通过实例计算和分析，表明覆盖层的分布对其上堆石坝的地震响应影响较大。

金平沥青混凝土心墙堆石坝三维有限元数值分析

采用三维数值计算方法对金平沥青混凝土心墙堆石坝进行了仿真分析。计算中采用Duncan-ChangE-B双曲线模型作为大坝堆石体及沥青混凝土心墙的本构模型,并根据施工进度模拟大坝的施工、蓄水过程。分析了不同工况下堆石体及沥青混凝土心墙的应力变形。根据计算分析可得结论:金平沥青混凝土心墙堆石坝其堆石体的材料强度满足要求,不会被剪坏;大坝内沥青混凝土心墙发生水力劈裂的可能性不大;心墙的稳定性能够满足规范要求等。