软岩料填筑面板堆石坝的流变和湿化效应研究

为了研究不同时期下软岩料流变及湿化效应对面板堆石坝的应力及变形影响。对比软岩料的流变和湿化模型,分析已有的软岩料流变、湿化效应的有限元实现方法。以某面板堆石坝为例,按大坝的不同时期和是否考虑流变、湿化效应制定了4种计算工况,分别进行大坝的三维有限元应力变形计算,通过对比分析4种工况的计算结果,系统总结了软岩料的流变、湿化效应对软岩料填筑面板坝在竣工期和蓄水期应力变形的影响规律。结果表明:无论是竣工期还是蓄水期,在考虑流变和湿化后,大坝横断面最大垂直位移、水平位移、大主应力均有显著的增加,但相对而言在蓄水期增加的更多。可见软岩料的流变和湿化效应对软岩料填筑面板坝应力变形有较大的影响,且在蓄水期影响更加明显。     

软岩料填筑面板堆石坝应力变形特性研究

针对软岩料填筑面板堆石坝问题,基于邓肯E-B材料本构模型,结合鱼跳水电站混凝土面板堆石坝,拟定了三种不同的软岩料利用范围方案,运用大型有限元软件,进行了各方案坝体应力变形的有限元计算。结果表明:坝体及面板的应力变形对于软岩料的利用范围较为敏感;实际工程设计时,可在大坝应力变形可承受的范围内,尽可能地扩大软岩料的利用范围,使坝体断面设计既安全可靠,又经济合理。     

软岩料填筑混凝土面板堆石坝三维非线性有限元分析

以某已建工程为例,基于邓肯E-B材料本构模型,对混凝土面板堆石坝次堆石区采用软岩料填筑和硬岩料填筑两个方案进行三维有限元分析,分别获得软岩料填筑和硬岩料填筑时坝体应力变形的分布与变化规律。通过有限元计算分析,可以看出采用软岩填筑面板坝是可行的。     

基于软岩料填筑的面板堆石坝动力有限元分析

混凝土面板堆石坝由于其优越的安全性、经济性及适应性在大坝建设中得到了广泛的应用。软岩料等新型材料的利用也越来越多,文章采用有限元数值分析方法,对软岩料填筑混凝土面板堆石坝进行三维动力有限元分析计算,对在地震作用下的应力变形特性进行研究分析,所获得的分析计算成果对类似工程具有一定的指导价值。     

软岩料填筑面板堆石坝湿化变形分析

结合一工程实例,基于改进的湿化变形计算模型,采用邓肯-张E-B本构模型和有限元分析方法,研究软岩料的湿化变形对堆石体及面板应力变形的影响。结果表明:由于软岩堆石料湿化变形的影响,坝体整体沉降增加,并发生向下游的水平位移,面板的挠度增大,面板的压应力增量增大,对面板的应力变形产生了不利影响。     

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。     

软岩筑面板堆石坝的坝体断面分区研究

针对面板堆石坝工程中软岩堆石材料的利用问题，采用数值计算分析的方法，结合具体工程的计算实例，分析了利用软岩堆石料的面板堆石坝的应力变形特性。在此基础上，研究了软岩堆石料的分区布置问题，进而提出了面板堆石坝软岩堆石料利用的基本原则。研究结果表明：在利用软岩修筑的面板堆石坝设计中，通过合理布置软岩材料分区，可以在保证坝体整体稳定和面板受力均匀的前提下，尽可能地扩大软岩利用区的范围，使工程设计进一步得到优化。     

利用软岩构筑面板堆石坝应重视的几个问题

针对利用软岩料构筑面板堆石坝存在的特殊性问题,根据已有工程的现场和室内试验结果,分析软岩料的级配及强度变形、渗透、流变等工程力学特性,并提出利用软岩料构筑面板堆石坝时应注意几个问题:应以软岩料的现场碾压和渗透试验结果作为设计依据,需高度重视大坝的变形和稳定控制,加强坝体排水设计,高度重视大坝长期强度变形特性对其安全性的影响,在浇筑混凝土面板前应留足坝体预沉降时间,并采取措施防止软岩料进一步风化和遇水崩解。     

寺坪砂砾石面板坝的三维有限元计算分析

寺坪水电枢纽工程是以发电为主的枢纽工程,大坝附近软岩料丰富,开采成本低.为最大限度地利用软岩料筑坝,使设计优化,进行了全面的软岩力学特性试验及坝体应力应变的数值分析研究.本文介绍三维弹塑性有限元数值分析的方法及成果.岩土料本构模型采用双屈服面模型,大坝特殊边界的力学特性采用界面单元模拟.计算分析结论为,寺坪面板坝设计优化方案无论是大坝变形与应力,还是面板变形与应力,以及周边缝的变形,其大小均在合理、可控的范围之内,未超出已建类似面板坝的实测值量级范围,优化方案在技术上是可行的.     

积石峡水电站面板堆石坝湿化变形控制研究

积石峡水电站面板堆石坝主堆石区采用坝址区岩石开挖料填筑而成,为控制坝体的湿化变形,在坝体填筑基本完成后,采用坝体底部浸水的措施。结果表明:坝体浸水能提前释放堆石坝的湿化变形,特别适用于风化岩、软岩等软化系数小的岩石填筑的坝体;坝体浸水加速了面板堆石坝的施工期变形,缩短了大坝施工期沉降时间,为混凝土面板的提前施工及其裂缝控制创造了良好的先决条件;坝体排水期间,坝体内外水位差应不超过1 m。     

考虑后期变形影响的高面板堆石坝工作性态

由于面板堆石坝工作条件复杂,受到尾水位升降等干湿循环的影响会产生湿化变形;又由于堆石料处在高坝高应力状态下,会导致由颗粒破碎引起随时间变化的流变变形。认为高坝有限元计算必须考虑这两者引起的后期变形的影响。对某超高混凝土面板堆石坝进行了考虑后期变形与不考后期变形的对比计算,结果表明后期变形较大程度上改变了大坝的变形和应力,对面板变形和应力影响甚大。     

高混凝土面板堆石坝应力变形数值模拟研究

常规计算法方法无法精准反映高面板堆石坝实际受力情况,造成国内外修建的一些高面板堆石坝出现面板挤压破坏和结构性裂缝问题。采用邓肯E-B模型进行高面板堆石坝三维有限元分析计算,结果表明:高混凝土面板堆石坝的应力和沉降量较小,绝大部分荷载是经过垫层和过渡层由主堆区石传入坝轴线以上的地基中,坝壳料具有足够的变形模量及自由排水性能,孔隙率控制是合理。面板堆石坝应力的分布在各堆石区的分界处没有较大突变,坝体填筑分成防渗补强区、垫层区、堆石区各区坝料之间满足力学平稳过渡的要求。因此高面板堆石坝设计是合理的,对类似工程设计具有参考意义。     

白眉水库面板堆石坝应力变形分析

运用大型有限元商业软件ABAQUS分析白眉水库面板堆石坝有限元应力变形特性。坝体、坝基岩体分别邓肯E-B本构模型和线弹性模型,分别针对考虑基础变形和不考虑基础变形两种情况进行分析。计算结果表明坝体自身变形较小,而由砂卵石覆盖层引起的沉降所占比重较大,坝体的应力大小与堆石体自重应力较接近,计算成果符合堆石坝的一般应力变形规律,并且和监测成果吻合。     

大角度折线型高面板堆石坝坝体和面板的应力与变形规律

为深入探索折线型高面板堆石坝的变形机理,针对某拟建水库大坝,采用有限元数值模型模拟了3个坝轴线布置方案的堆石体应力与应变、面板应力与变形及结构缝变形,分析了上述变化规律与坝轴线折角之间的非线性关系,初步探讨了大角度折线型面板堆石坝的坝体变形机理。结果表明,坝轴线转折点周边面板出现的拉应力会随着折角的增大而产生不同程度的增强;坝轴线转折处的地形条件及坝体对称性对坝体受力变形影响较大;结合地形地质条件,合理选择转折点和折角大小是折线型面板堆石坝设计的关键。     

定向爆破堆石坝应力变形特性研究

结合实测数据与数值模拟方法对某定向爆破堆石坝体结构在不同阶段的应力变形特性进行了分析,探讨定向爆破堆石坝的应力变形规律,并重点讨论了爆破堆石体和防渗结构的力学行为。对比分析表明:不同于常规坝体的最大沉降位于坝体2/3部位,爆破堆石最大沉降发生在爆破堆石体顶部,爆破堆石及坡积物的可压缩性是其产生较大沉降的主要原因。在此基础上,分析了爆破堆石体沉降对防渗结构应力变形的影响。结果表明:由于筑坝材料组成复杂、力学特性相差较大,导致大坝局部出现一定的不均匀沉降。700 m平台以下的反弧处出现较大的变形和应力,对沥青混凝土防渗斜墙变形造成较大影响。此外,库水位的抬升使沥青混凝土斜墙的应力和变形规律发生了较大变化,防渗体应力和变形明显增加。研究得出的定向爆破堆石坝的应力变形规律,较为全面、真实地反映了定向爆破堆石坝的爆破堆石体、坝体及防渗体的运行性态,同时也对高面板堆石坝、软岩筑坝、弃渣坝、滑坡及堰塞体等大变形结构体的安全性态研究具有一定的参考价值。     

基于有限元仿真面板坝脱空分析

文中采用非线性有限元分析方法,并运用沈珠江模型作为堆石体本构模型对面板堆石坝坝体及面板做应力和变形计算。在静力计算的基础上,选择容易产生脱空的区域进行模拟脱空,主要运用隐单元方法来进行脱空问题研究,对面板的挠度和应力与面板坝的一般规律比较并做一定的分析,来论证利用有限元仿真模拟坝体脱空是一种有效的途径。     

金佛山混凝土面板堆石坝应力变形二维有限元分析

针对重庆市金佛山混凝土面板堆石坝初步设计方案,通过静力平面应力变形分析计算,分析了坝体在竣工期、蓄水期的应力变形分布规律,重点研究了主堆石孔隙率、次堆石材料对面板和趾板的应力变形、周边缝变位等的影响,为选取主堆石孔隙率、次堆石区筑坝材料提供依据。计算结果表明,主堆石孔隙率采用20.1%和19.1%均可行,次堆石筑坝材料采用弱风化带粉砂岩∶页岩=7∶3和弱风化带粉砂岩∶页岩=5∶5均是可行的。但是相对于其他方案,采用主堆石孔隙率为20.1%,次堆石筑坝材料为弱风化带粉砂岩∶页岩=7∶3的方案,坝体、面板、趾板的应力变形较小。     

狭窄河谷中混凝土面板坝的应力变形规律及工程措施研究

为深入了解河谷地形因素对混凝土面板堆石坝应力变形特性的影响,采用一个典型的混凝土面板堆石坝三维有限元模型进行了不同岸坡坡度与河床宽度等影响因子的分析研究,并在总结已有相关研究成果的基础上,结合工程实例,探讨了改善峡谷地区混凝土面板堆石坝应力变形特性的工程措施。研究成果表明:河谷地形对大坝的作用主要表现在岸坡对坝体和面板的约束及顶托作用,这种作用随大坝长高比的增加而减弱。对于修建于狭窄河谷中的面板坝,其堆石体位移梯度和面板的压应力数值相对较大。工程上可采取提高堆石体压实密度,设置岸坡增模堆石区,以及合理确定面板浇筑时机和设置可吸收变形的面板纵缝填充材料等措施,以控制坝体变形并改善面板的应力状态。     

300m级超高斜心墙和直心墙堆石坝应力变形分析

为了优化设计和安全评价,对某300 m级超高直心墙堆石坝和作为比较方案的斜心墙堆石坝进行了三维有限元应力变形计算。对坝体堆石料采用邓肯张E-B非线性弹性模型,对高塑性黏土与混凝土结构接触面采用Goodman单元模型,分43级荷载对坝体的施工和蓄水过程进行模拟,比较分析两种坝型在蓄水期坝体和心墙的应力和变形性状。结果表明,相对直心墙方案,斜心墙方案计算所得坝体的最大水平位移相对较小,垂直沉降较大。斜心墙方案下心墙两岸坝肩处高应力水平区域有所减小,可以适当改善心墙上游面单元的应力和变形条件。斜心墙方案下心墙的拱效应相对较弱,其抗水力劈裂的性能稍好。