重力坝深层抗滑稳定三维地质力学模型破坏试验研究

针对武都碾压混凝土重力坝4个典型坝段的坝基深层抗滑稳定问题,开展了重力坝天然地基条件下三维地质力学模型超载法破坏试验和加固地基条件下三维地质力学模型综合法破坏试验,得到了坝基的变形及其分布特点,以及模型的破坏过程和破坏形态,研究了加固处理前后坝与地基稳定安全问题。试验结果表明：武都重力坝16#~19#坝段在天然地基下存在深层滑动问题,在进行了以置换混凝土塞为主的加固处理后,有效地阻隔了断层破裂面的扩展和滑移通道的形成,使坝基的深层滑动稳定得到了良好的改善。     

复杂地质条件下重力坝坝基稳定及失稳机理研究

结合四川涪江武都碾压混凝土重力坝18#和19#两个坝段坝基的地质特征,以及对稳定起控制作用的缓倾角结构面和层间错动带的分布状况,通过三维地质力学模型破坏试验,对武都重力坝18#和19#两个坝段的稳定性进行了研究,获得了大坝与地基变形分布特性,并与有限元计算相结合,对比评价了该工程坝与地基的稳定性.分析了坝基岩体的破坏过程、破坏形态及破坏机理,得出上游坝踵、下游坝趾及地基中的断层是工程薄弱部位的结论,并对上述薄弱环节提出了加固处理建议.     

牙根二级重力坝坝基滑移模式及稳定性分析

针对牙根二级重力坝加固方案,以6号溢流坝典型坝段、8号挡水坝典型坝段为研究对象,采用ANSYS三维有限元方法,研究坝体与地基的超载破坏过程和超载安全度,分析坝基深浅层滑移模式及稳定性,综合评价坝基的变形稳定性和安全储备,为工程的加固设计提供依据。     

天然地基与加固地基条件下拱坝模型破坏试验研究

位于云南澜沧江上的小湾水电站拱坝为目前世界同类型坝中最高的一座。坝址具备修建高拱坝的优越地形条件,但其地质条件复杂,左右坝肩抗力体内存在部分地质缺陷,直接影响到拱坝与地基系统的正常运行和整体稳定。针对小湾拱坝1 210 m高程坝肩的地形地质条件,采用地质力学模型试验方法,用超载法进行破坏试验研究,并进行了坝肩天然地基未加固和坝肩地基加固两种方案的对比分析研究。通过两个方案的平面地质力学模型试验,对比分析了两种方案坝体、坝肩的变位分布规律及模型破坏过程和破坏形态、坝肩稳定超载安全度,研究成果表明:坝肩加固后超载能力得到了提高,破坏形态得到了改善,加固效果明显。     

天然地基与加固地基条件下重力坝坝基稳定分析

采用三维地质力学模型超载法和综合法,分别对武都重力坝四个典型坝段天然地基方案和加固地基方案分阶段进行了坝基稳定破坏试验,获得了两方案下坝基失稳的破坏过程、变形分布特点以及破坏形态．得出了两方案各自的稳定安全度。研究结果对比分析表明：武都重力坝的四个典型坝段在天然地基下存在深层抗滑稳定问题,加固处理后．混凝土加固塞阻隔了断层裂纹的扩展和滑移通道的形成,说明以置换混凝土塞为主的加固方案对坝基能起到很好的加固作用。     

振冲碎石桩在仁宗海软弱坝基加固处理中的应用

田湾河流域仁宗海水库电站挡水大坝为深厚覆盖层地基,覆盖层结构层次复杂,坝基第⑦层承载力低,不能满足坝基承载、变形及坝坡抗滑稳定要求。介绍了振冲碎石桩在仁宗海坝基第⑦层淤泥质壤土处理中的应用。复合地基检测和坝基稳定性复核计算结果表明,堆石坝坝基淤泥质壤土加固处理满足设计技术及现行规范要求。     

立洲拱坝坝肩稳定破坏试验研究

立洲水电站是木里河干流水电规划的重要梯级电站,该工程的大坝为碾压混凝土双曲拱坝,最大坝高132m,坝址区地质条件较为复杂。为了研究该拱坝与地基的整体稳定问题,采用了三维地质力学模型超载法试验,在模型中充分反映断层、层间剪切带、长大裂隙及裂隙带等复杂地质构造对坝与地基整体稳定的影响,而且在试验过程中将光纤光栅传感器布置在坝顶及上游坝面,监测坝体超载过程中的应变,从而分析坝体的开裂破坏过程。试验研究获得了坝肩抗力体变位分布特征,确定了拱坝与地基的超载安全系数和坝肩破坏形态,为工程的设计和施工提供了科学依据。     

有限元超载法在坝基抗滑稳定分析中的应用

某碾压混凝土重力坝坝基内存在泥化夹层和软弱夹层,对坝基稳定不利,为此拟采用不同密度的锚杆对坝基进行加固。应用非线性有限元超载法对该坝4号坝段在不同工况下的坝基深层抗滑稳定性进行了数值分析,得到了坝基在加固前后的渐进性破坏过程。以坝踵拉剪塑性区与泥化夹层贯通作为坝体抗滑失效标准,确定了各工况下的坝基超载安全系数,进而根据稳定性及经济性要求选择了最佳加固方案。     

双斜滑动面地基对胶凝砂砾石坝破坏模式的影响研究

为探究复杂地基对胶凝砂砾石坝(CSG坝)安全稳定性的影响,对均质地基、断裂双斜滑动面地基和完全发育双斜滑动面地基上的CSG坝开展了三维地质力学模型试验研究。通过分析试验中坝体、坝基的变形特征,以及模型的破坏过程与破坏形态,探究了影响坝体安全稳定的控制性因素。研究结果表明:(1)均质地基模型、断裂双斜滑动面地基模型和完全发育双斜滑动面地基模型的超载安全系数K_p分别为6.8、6.4和6.0。(2)模型的破坏模式与地基整体性有很大的关系,其由坝体沿坝基面产生的贯通裂缝破坏,逐渐发展为跟随地基中的滑移通道滑动,形成坝踵下降、坝趾抬升的滑动翻转破坏。(3)复杂地基中结构面的抗滑稳定性决定着CSG坝的稳定性;CSG坝在受到双斜滑动面地基影响后,各模型的破坏超载安全系数随着地基的发育逐步降低,严重影响着工程安全性,在坝址选取时应尽量避免可能形成潜在滑动面的危险断层。试验成果可对CSG坝后续发展、设计及施工提供参考依据。     

深厚覆盖层上的高闸坝整体稳定地质力学模型试验研究

丹巴水电站是目前中国在深厚覆盖层上即将开工建设的最高闸坝,拦河闸闸基础覆盖层最大厚度达127.66m,且结构及组成复杂,闸坝最大坝高38.5 m。基于闸基加固处理方案,进行地质力学模型综合法试验,研究了丹巴高闸坝整体稳定问题。研究得到了适用于丹巴闸坝基础覆盖层和置换层的变温相似材料,揭示出丹巴闸坝变位分布特征、发展过程,以及闸坝基础失稳破坏特征和机理,评价了丹巴闸坝整体稳定安全性。     

园满贯拱坝坝基(肩)破坏模式及稳定性研究

采用三维非线性有限元法,对园满贯RCC拱坝进行破坏模式及稳定性的研究,确定出坝基(肩)的点强度储备安全系数,以及在超载法和综合法下的破坏模式及稳定安全系数。结果表明:该拱坝安全系数满足工程要求,但温升温降荷载对坝体变位和坝身应力影响显著。     

察汗乌苏水电站坝基覆盖层土料的动强度特性

通过大型与中型动三轴试验，对新疆察汗乌苏水电站混凝土面板堆石坝坝基土料动强度与动孔压特性进行了试验研究。根据试验结果和以往成果中坝基动剪应力比分布规律初步估计，在该工程给定的地震设计烈度条件下，该坝基覆盖层可以满足建坝要求，不会发生液化破坏。研究成果可为深厚覆盖层地基上高土石坝的抗震稳定性计算和安全性评价提供科学依据，为深厚覆盖层工程特性的进一步研究提供参考。     

深厚覆盖层上高心墙坝地震惯性力动态分布系数研究

对于强震区坐落在深厚覆盖层(深度超过50 m)上的高土石坝,通过拟静力稳定分析结果初步判定其抗震稳定性是抗震设计的主要内容,其中水平向地震惯性力沿坝基覆盖层至坝顶的动态分布系数是关键。然而,现行《水工建筑物抗震设计标准》(GB 51247—2018)中地震惯性力动态分布系数多基于坐落在基岩上的高土石坝的动力响应规律确定,现有动态分布系数忽略了深厚覆盖层和地震动强度对地震动传播规律的影响。因此,以坐落在深厚砂砾石覆盖层上150 m级高黏土心墙堆石坝为研究对象,结合现行土石坝设计规范和国内已建高土石坝实例,基于统计平均的方法确定了坝顶宽度、坝料分区、坝坡坡比、覆盖层材料的静、动力特性等关键参数,深入探讨了150 m级高黏土心墙堆石坝在小震(0.1 g)、中震(0.2 g)和大震(0.4 g)规范谱地震动作用下不同深度砂砾石料覆盖层的动力响应分布规律,进而总结归纳出不同深度覆盖层下150 m级高黏土心墙堆石坝的水平向地震惯性力的动态分布系数,将其引入到拟静力法稳定分析中,最后基于最危险滑动面和最小安全系数与现行规范所得结果进行对比分析。研究结果表明,小震(0.1 g)和中震(0.2 g)下采用文中推荐的考虑深厚覆盖层和地震动输入强度影响的水平向地震惯性力动态分布系数时将得到更符合工程实际的评价结果。研究成果可为深厚覆盖层上的高土石坝抗震设计提供参考依据。     

百色水利枢纽主坝坝基稳定综合分析研究

右江百色水利枢纽主坝坝基地质条件复杂。为此 ,对地基超载破坏模式、坝基渗流场控制、上下游蚀变带对坝基稳定安全的影响及处理措施、F6 断层的影响及处理措施等分析试验研究作了综合介绍及评价 ,结果表明 :在厚度为 12 5m的辉绿岩带上修建 13 0m高的百色RCC重力坝 ,其应力、变形、稳定是安全的     

清溪拱坝坝基(肩)破坏模式及稳定性研究

采用三维非线性有限元法,对清溪RCC拱坝进行破坏模式及稳定性的研究,确定出坝基(肩)的点强度储备安全系数,以及在超载法和综合法下的破坏模式及稳定安全系数。结果表明:该拱坝安全系数满足工程要求,但温升温降荷载对坝体变位和坝身应力影响显著。     

混凝土面板堆石坝坝基深厚覆盖层处理设计与试验研究分析

将混凝土面板堆石坝坝基建在深厚覆盖层上,可减少开挖工程量,对降低工程成本和缩短工期是有益的。坝基河床覆盖层是否挖除,要视其工程地质特性和变形量级而定。采用高能级强夯处理,施工方便,可有效提高覆盖层承载能力,减小坝体的后期变形,保证大坝安全运行。     

锦屏一级高拱坝整体稳定物理与数值模拟综合分析

高拱坝的整体稳定是工程建设中的关键问题之一,地质力学模型试验和数值计算是研究这一问题的重要方法。通过理论推导建立了基于综合法的大坝稳定安全系数评定关系式。针对锦屏一级高拱坝坝肩地质条件复杂,影响拱坝整体稳定的断层、岩脉、节理裂隙众多,坝高库大和加固难度大,工程安全稳定问题十分突出等特点,采用综合法地质力学模型试验与三维非线性有限元相结合的方法,对加固处理后的锦屏一级高拱坝整体稳定性开展研究。获得了拱坝在正常工况下的工作性态,以及在结构面强度参数降低约30%后坝肩的超载变形失稳过程和最终破坏形态,提出拱坝与地基综合法整体稳定安全度为5.2~6.0(试验值)和5.98(计算值)。通过综合分析模型试验和数值计算的成果,评价了锦屏一级高拱坝工程的安全性和加固效果。研究成果为锦屏一级拱坝工程的安全监测和运行管理提供了科学依据,同时也为其他类似高拱坝工程的稳定分析提供参考。     

实例碾压混凝土重力坝变形监测资料统计模型分析

一个实例工程碾压混凝土重力坝从建成到现在已运行多年,为了了解该工程坝体的变形情况,对该碾压混凝土重力坝的重点坝段进行了专题分析,采用大坝运行多年的监测资料并结合统计建模方法,对坝基抗滑、坝体抗倾覆稳定及水平位移进行了深入的分析。结果表明:坝基倾斜影响分量中水压分量占70%~85%,温度分量约占10%~20%,时效分量所占比重不超过10%,另外,复杂的地质条件、非连续性的岩体介质及基岩矿物种类也是造成坝基倾斜变化的主要原因。坝基及坝体水平位移受库水位影响较大,其中EL675.1m与EL706.5m高程测点水压分量分别约占80%、60%,温度分量分别约占10%、20%,时效分量分别约占10%、20%。坝基、坝体整体变形规律正常。     

深覆盖层沥青混凝土心墙坝动力特性分析

采用有效的地震输入方式和本构模型,对深覆盖层地基(147.95 m)沥青混凝土心墙土石坝进行了有限元动态特性分析,研究了强震区深覆盖层问题中坝体及坝基的应力和变形特点。评价了大坝的安全性。