接缝简化模型及参数对面板堆石坝面板应力及接缝位移的影响研究

通过大量的三维面板堆石坝有限元分析,研究不同止水结构形式对面板堆石坝面板应力和接缝位移的影响。在此基础上,建议简化的面板堆石坝接缝模型,简化模型具有简单的表达形式和较少的参数,方便面板堆石坝的有限元计算分析,可满足精度要求。通过对简化模型参数进行敏感性分析,建议简化模型参数取值范围和改善面板应力的工程措施。

混凝土面板堆石坝面板缝隙渗流计算模型研究

针对混凝土面板堆石坝面板接缝与面板裂缝的特点,基于等宽缝隙稳定流的运动规律,结合混凝土面板堆石坝的渗流机理,研究建立了面板接缝及面板裂缝的渗流计算模型,并用实例进行了验证。结果表明将等宽缝隙稳定流运动规律应用到面板接缝止水失效且面板产生裂缝情况下面板堆石坝的渗流分析中,可以获得较为准确的结果。且此方法计算过程简单,计算效率高,具有很大的实用性。

面板坝接缝新型防护盖板止水结构试验

根据SK手刮聚脲强度高、延伸率大、耐老化及施工方便的特点,提出了面板接缝新型防护盖板止水结构。并对这种防护盖板止水结构进行了抗冻、耐久性及长期变形等试验,试验结果表明,其具有表面防护可靠、防渗效果及耐久性好、易于施工、经济效益显著等优势。在蒲石河抽水蓄能电站上库面板坝进行的现场试验,进一步证明了这种止水防护盖板结构的可靠性。

高混凝土面板堆石坝面板接缝挤压破坏预防措施研究

随着面板堆石坝坝高的增加,在工程中开始出现接缝混凝土挤压破坏现象,并逐渐引起人们的关注。通过对Mohale面板坝坝面变形情况的分析,对面板混凝土挤压破坏的机理进行了探讨。分析认为,挤压破坏是坝面变形过程中压性缝顶部混凝土的压力集中造成的,并可以通过在缝中设置厚度合适的塑性衬垫材料加以避免。研究还给出了衬垫材料厚度的设计方法,其中顶部坝面的跨河向位移是关键因素。

深覆盖层对面板堆石坝面板变形和应力的影响

某高混凝土面板堆石坝坝基覆盖层深度达45～100 m。应用非线性有限元方法,建立了不同设计方案的三维有限元模型,并详细模拟了坝体填筑施工过程和蓄水过程,比较了不同设计方案蓄水期面板的变形和应力的分布规律,以及面板缝、周边缝及其他接缝的变形。结果表明,将混凝土面板堆石坝面板附近的覆盖层部分开挖,让趾板直接坐落在基岩上,有利于改善面板的变形和应力,有利于减小面板缝、周边缝及其他接缝的变形。

岗曲河混凝土面板堆石坝三维静力应力变形分析

采用邓肯模型对岗曲河面板堆石坝进行了三维有限元分析,研究软岩填筑层对坝体工作性能的影响,计算混凝土面板与岩石填筑层的位移和应力及周边缝变形。结果表明,由于受到下游堆石3D软岩填筑区的影响,坝体最大横断面最大沉降略偏向下游,总沉降量约为坝高的0.2%,面板周边缝位移的绝对值一般都小于2cm,周边缝的止水设计需注意选择合理的止水形式和填缝材料,由于坝址河谷狭窄,受岸坡约束,三维效应对坝体的应力变形影响较明显,为设计施工提供了参考。

纳子峡面板砂砾石坝应力变形三维有限元分析

采用三维非线性有限元法建立纳子峡水电站面板砂砾石坝的三维有限元分析模型,对大坝填筑施工过程和水库蓄水过程进行仿真研究,计算分析施工期和蓄水期大坝、面板及周边缝的变形特性。计算结果表明:施工期和蓄水期坝体的最大沉降分别为0.74 m和0.76 m,占最大坝高的0.61%和0.63%;第一主应力最大值分别为2 321 kPa和2 478 kPa,第三主应力最大值分别为588 kPa和626 kPa,应力水平在0.3～0.85之间;周边缝和面板缝法向拉伸变形最大值分别为29 mm和34 mm,垂直剪切变形最大值分别为25 mm和0,顺缝剪切变形分别为27 mm和29mm。从静力分析结果看,纳子峡面板坝的设计方案是合理的。

混凝土面板堆石坝面板接缝的渗流计算模型研究

基于等宽缝隙稳定流的运动规律,建立了面板接缝的渗流计算模型,并以公伯峡水电站大坝为例,对模型进行了验证。结果表明,该计算模型考虑了接缝充填情况,可计算确定各种接缝渗流要素,揭示了在面板接缝止水失效情况下面板堆石坝的渗流变化规律。

混凝土面板堆石坝面板压性缝监测设计探讨

随着对面板堆石坝面板挤压问题认识的不断提高,目前常用的监测手段已无法满足面板挤压监测的要求。文章将面板压性缝的压缩变形分为了3个阶段,并提出了挤压监测的新手段,为以后高面板堆石坝压性缝监测设计提供了参考。

我国混凝土面板堆石坝的发展与经验

我国混凝土面板堆石坝建设经过１０ 多年的发展， 取得了丰硕的成果， 到１９９８ 年底， 已建成４２ 座， 在建３２ 座， 待建的更多。目前无论在数量上还是规模上都居世界前列， 在技术上也有所创新和改进， 主要表现在对地形地质条件的适应性、枢纽布置考虑土石方平衡、泄洪建筑物布置、坝体分区和筑坝材料应用、面板混凝土、接缝止水结构和材料、施工导流与渡汛等方面。

某超高面板砂砾石坝面板缝局部失效渗流场有限元分析

为了掌握高水头作用下面板缝止水局部失效时坝体和坝基特别其垫层局部饱和区的渗流特性,针对拟建的某混凝土面板砂砾石坝,采用饱和-非饱和渗流理论,拟定不同失效缝长、缝宽、位置和垫层渗透系数等情况,建立三维有限元模型,计算面板缝失效情况下坝体和坝基的渗流场,分析不同作用水头条件下面板缝不同失效程度对渗流场的影响。计算结果表明,某处面板缝小范围失效只对失效部位附近的渗流场产生较大影响,并导致局部渗透变形,而对坝体渗流场全局的影响不大;随着失效缝长、缝宽的加大,失效缝位置的降低和垫层渗透系数的增大,失效部位附近局部饱和区变大,其中,失效缝位置的影响最大,失效缝长的影响次之,失效缝宽的影响最小;当超高水头作用下面板缝通长失效时,坝体内浸润面显著升高,因此设计时应严格控制面板缝可能失效的范围,避免出现面板缝大范围失效。

鱼跳混凝土面板堆石坝三维静力应力变形分析

采用邓肯模型对鱼跳面板堆石坝进行了三维有限元分析,研究软岩填筑层对坝体工作性能的影响,计算了混凝土面板与岩石填筑层的位移和应力及周边缝变形。结果表明:由于受到下游软岩填筑区的影响,坝体最大横断面最大沉降略偏向下游,总沉降量约为坝高的1%。面板周边缝位移的绝对值一般都小于2cm,周边缝的止水设计需注意选择合理的止水形式和填缝材料。由于坝址河谷狭窄,受岸坡约束,三维效应对坝体的应力变形影响较明显,计算结果与原型观测数值相一致。

西流水面板堆石坝三维流变分析

采用考虑堆石料流变性的分析模型,对西流水混凝土面板堆石坝进行了三维非线性有限元计算,得到了考虑堆石流变性后的坝体、面板及接缝的位移和应力,同时对比分析了堆石料流变性对混凝土面板堆石坝结构性态的影响.结果表明,虽然堆石流变性对大坝工作性态有一定影响,但对西流水面板坝而言,在考虑堆石流变性影响后,其设计方案在技术上仍是可行的.

超高面板坝面板临界挠度探讨和设计改进

新近建成的一批坝高大于150m的面板坝的面板都发生了沿垂直缝的挤压破坏问题,因此,避免面板发生挤压破坏成为超高面板坝设计中有待解决的重大设计课题。通过分析面板发生挤压破坏的工程实例,提出了面板挤压破坏的临界挠度,通过控制挠度来控制面板压应变,避免面板发生挤压破坏;还提出了超高面板坝防止面板挤压破坏的具体设计改进方法。

堆石流变性对水布垭面板堆石坝性状影响的研究

以水布垭混凝土面板堆石坝为研究对象 ,采用考虑堆石料流变性的计算模型进行整体计算 ,分析堆石料流变变形对高面板堆石坝防渗系统的影响 .结果表明 ,考虑堆石料流变性后 ,面板应力与接缝位移与常规分析所得结果有较大的差别 :堆石流变性使面板坡向压应力增大 ,拉应力减小 ,使河谷部位面板轴向压应力增大 ,两岸拉应力增加 ;面板缝在河谷中部压紧值增加 ,两岸部位张开位移增加 ;周边缝错动位移进一步加大 .

高混凝土面板坝面板应力分析现状

结合水布垭混凝土面板坝应力变形计算 ,对当前混凝土面板应力分析的现状进行了阐述。指出了存在的问题与不足 ,即如何模拟大坝的施工与蓄水过程 ,如何反映堆石体及接缝的应力变形特性 ,如何考虑混凝土面板与垫层之间的相互作用 ,都会影响到面板应力的计算结果 ;对几何边界条件的处理、单元网格的划分也会对面板的计算应力产生一定的影响。指出 :要使计算的面板应力与实际应力相符 ,必须在已有工作的基础上加大室内试验力度 ,对堆石体流变特性、面板与垫层的相互作用。

从实测温度探求宝瓶大坝面板后渗压成因

基于原型监测成果,特别是实测温度成果,对宝瓶大坝蓄水以来面板后垫层料内形成的高渗压水头进行了分析判断,确认了其真实可信,探求了其形成和发展的原因。研究结果表明,面板后高渗压水头来自坝前库水,板间缝是渗漏通道。面板局部也有破损,虽因在坝前铺盖层以下渗漏并不严重,也应作为隐患之一加以关注。

KLYML水库大坝沥青混凝土面板接头变形有限元分析

新疆KLYML水库大坝为沥青混凝土面板坝,供水灌溉洞穿过大坝中坝段,进水塔塔体置于上游坝坡之中。为了保证防渗体系的整体有效性,确保供水灌溉洞与大坝面板之间的接头能适应两者的相对变形,本文截取供水灌溉洞所在坝段,建立面板接头的有限元精细模型,对进水塔塔身与面板上游坝坡之间的接头以及大坝底部灌溉洞进水口与面板之间接头的三向变形进行计算,为接头的具体结构设计提供依据。同时,为了反映接头部位两侧结构相互作用的影响,对接头部位的摩擦系数选取两种数值进行对比分析。结果表明,供水灌溉洞与大坝面板之间接头的最大张开位移、最大剪切位移和最大沉陷值分别为5.61、3.62和3.69 cm,当进水塔和进水口混凝土结构与面板之间结合力较弱的时候,接头变形会进一步加大。

在面板周围应用接触单元研究非岩基趾板对面板应力变形的影响

本文以山东泰安抽水蓄能电站上池的混凝土面板堆石坝作为研究实体 ,在面板与趾板之间、面板与面板之间、面板与垫层之间、河床部位的趾板与垫层之间、趾板与趾板之间采用接触单元 ,对堆石坝进行三维非线性有限元计算 ,研究分析河床坝段趾板建在堆石体上对面板应力、变形以及周边缝位移的影响。计算结果表明 ,这些应力和位移与趾板建在岩基上的一般面板堆石坝有不同的变化规律 ,但尚未超出一些已建工程相应的实测值。

面板坝数值分析中接触面模型与接缝模型述评

对混凝土面板堆石坝数值分析中的接触面模型和接缝模型进行了较为全面的总结,并评析了各种模型的优缺点。在评析的基础上,建议了面板坝数值计算中可供使用的几种目前较为理想的接触面模型和接缝模型。