一种提高重力坝抗震性能的方法

针对我国大坝多建于高烈度地震区、坝基中存在软弱结构面和缓倾角裂隙等现象,以某重力坝为研究对象,探讨了在大坝坝底铺设铅加球墨铸铁对坝体动力反应及动力深层抗滑稳定性的影响。计算结果表明,坝底铺设铅加球墨铸铁可有效降低坝体动力反应,提高重力坝动力深层抗滑稳定性,这为提高大坝抗震性能提供了一种新的途径。     

重力坝静动力结构特性及深层抗滑稳定性非线性有限元分析

重力坝的深层抗滑稳定性是保证大坝安全的一个重要条件。本文采用三维有限元数值模拟方法，对某重力坝坝体及坝基位移场、应力场，坝基稳定性及加固处理效果进行了静动力分析，探讨了在正常运行工况下地基加固前后坝体及坝基的位移场、应力场规律，坝基可能组合滑移面的抗滑稳定安全系数，以及进行地基加固后地震工况下的坝体动位移、动应力分布规律和坝基的抗滑稳定性，论证了坝基加固处理措施的必要性、有效性及大坝的抗震能力。     

亭子口重力坝深层抗滑稳定分析及基础处理

亭子口重力坝为红层地区第一高坝,坝基地层倾角平缓（1°～3°）,软弱夹层较多,坝基深层抗滑设计是工程关键技术。在利用抗剪断强度理论坝基抗滑稳定的基础上,通过分析比较常见的坝基基础处理措施,最终确定亭子口重力坝坝基采用封闭抽排措施,并在坝踵处设置混凝土深齿墙,切断软弱夹层,以提高坝基深层抗滑稳定。按照重力坝设计规范要求,在采用“等安全系数法”进行坝基抗滑稳定计算时,对抗力倾角φ的取值进行研究分析后取15°。     

红层坝基重力坝深层滑动模式及抗力角论证

亭子口大坝是修建在典型红层地区的混凝土重力高坝,岩层地质特点是地层倾角平缓,软弱夹层较多,这对大坝的深层抗滑稳定十分不利。在现阶段,等K法仍是重力坝深层抗滑稳定的主要分析方法,但在实际操作中,抗力角的不同取值对安全系数结果影响很大。重点分析了亭子口重力坝坝基深层抗滑稳定安全性,采用有限差分强度折减方法和刚体极限平衡等安全系数法对比研究了坝基深层滑面的差异和变化规律,探讨了刚体极限平衡方法中抗力角的合理取值,可为重力坝坝基抗滑稳定设计提供参考依据。     

亭子口重力坝深层抗滑稳定性分析

亭子口水利枢纽大坝是红层地区最高的重力坝,坝基部位存在倾向下游且走向与坝轴线夹角较小的软岩、岩层层面和泥化夹层,以及顺河向的陡倾裂隙,因此亭子口重力坝存在较严重的深层抗滑问题。在结合坝基下覆岩层分布状态确定滑移模式的基础探讨了坝基深层抗滑稳定性分析方法的适用性,并应用广义等K法和分项系数极限状态设计方法对亭子口重力坝表孔坝段的深层抗滑稳定性进行了深入研究,并在此基础上对广义等K法中的条块作用力与水平面的夹角φ对深层抗滑稳定性作了敏感性分析。两种稳定性计算方法的结果均表明亭子口重力坝表孔坝段深层抗滑稳定性基本能满足规范要求;广义等K法中条块作用力与水平面的夹角φ取值对深层抗滑稳定分析成果有显著的影响,建议在亭子口深层抗滑稳定分析中φ可取5o~10o。     

岩滩溢流重力坝抗震安全分析和评价

为评价岩滩重力坝抗震的安全性,建立了坝体和坝基的三维有限元模型;对地震工况下的坝体应力、位移分布,以及坝基面抗滑稳定安全系数和坝基深层抗滑稳定安全系数进行计算,并分析了坝基岩体变形对坝体抗滑稳定性的影响。结果表明,在设计地震荷载作用下,坝基面和深层抗滑稳定安全系数的最小值为4.08和7.3。坝段强度满足规范要求,大坝的抗震安全性满足规范要求。     

亭子口重力坝深层抗滑稳定性分析

亭子口水利枢纽大坝是红岩层地区最高的重力坝,坝基部位存在倾向下游且走向与坝轴线夹角较小的软岩、岩层层面和泥化夹层,以及顺河向的陡倾裂隙,因此亭子口重力坝存在较严重的深层抗滑问题。本文在结合坝基下覆岩层分布状态确定滑移模式的基础上探讨了坝基深层抗滑稳定性分析方法的适用性,并应用广义等K法和分项系数极限状态设计方法对亭子口重力坝表孔坝段的深层抗滑稳定性进行了深入研究,并在此基础上对广义等K法中的条块作用力与水平面的夹角φ对深层抗滑稳定性作了敏感性分析。两种稳定性计算方法的结果均表明亭子口重力坝表孔坝段深层抗滑稳定性基本能满足规范要求;广义等K法中条块作用力与水平面的夹角φ取值对深层抗滑稳定分析成果有显著的影响,建议在亭子口深层抗滑稳定分析中φ取5°～10°。     

坝体材料非线性对坝基深层抗滑稳定影响分析

结合亭子口水利枢纽升船机上闸首坝基深层抗滑稳定研究,采用非线性有限元法对坝基软弱夹层及抗滑齿槽受荷破坏过程进行了计算分析。为考证齿槽周边坝体混凝土是否会先于软弱夹层屈服,考虑坝体材料为非线性本构关系,并将计算成果与坝体材料为线性本构关系的结果进行比较,分析认为坝体为非线性材料时计算出来的安全系数较小。计算表明,升船机上闸首在设置抗滑齿槽后,整个坝基系统的安全系数较高,坝基深层抗滑稳定是安全的。     

亭子口大坝深层抗滑稳定试验研究

 深层抗滑稳定一直是重力坝设计中的关键性问题。实际工程坝基岩体往往存在软弱结构面、缓倾角裂隙、断层等,这些不利结构面组合可能构成坝基内连续或断续的滑裂面,从而对坝基的深层抗滑稳定性造成严重威胁。为了给设计基础处理优化方案提供依据,并对数值分析进行验证,采用地质力学模型试验技术,研究亭子口表孔坝段深层抗滑稳定问题。试验分别进行基础处理和不处理 2 个方案的研究,对运行工况下大坝及基础关键部位位移场及规律进行分析,并得出超载作用下大坝及基础位移规律、破坏机理、滑动路径和抗滑安全系数。对基础处理前后的亭子口坝基深层抗滑稳定性及加固处理措施作出安全评价。     

基于时程法的重力坝动力抗滑稳定研究

以重力坝整体失稳破坏为评判准则,研究地震荷载作用下重力坝的抗滑稳定性,根据塑性区分布情况、计算收敛性以及瞬时安全系数可综合判断大坝的安全度。从分析结果来看:无论是沿建基面的抗滑稳定,还是坝基软弱结构面的深层抗滑稳定,随着地震加速度的增大,塑性区都逐渐增大,并最终出现贯穿性塑性区;沿滑动面的安全系数随地震加速度时程的变化而变化,最小安全系数分布与塑性区的发展情况类似,因此可对塑性区分布和瞬时安全系数进行综合评价后再对坝体抗滑稳定性进行判断。     

Seismic stability safety evaluation of gravity dam with shear strength reduction method

A new method of numerical seismic stability safety evaluation for a rock slope is proposed based on the analysis of a gravity dam foundation subjected to earthquake loading. The shear strengths of the weak discontinuities are divided by different shear strength reduction ratios (K) and numerical seismic analysis is carried out after the static analysis is completed. With different K values, the curves of the permanent horizontal displacement of key points of the dam foundation (K-displacement curves) are studied. According to the curve change, the distribution of plastic zones in the foundation, and the slow convergence of the finite element method (FEM), the seismic stability safety factor is defined as K when the gravity dam is in the limit equilibrium state subjected to earthquake loading. These concepts were applied to the evaluation of seismic stability safety of a gravity dam for a hydropower project. The analysis of the example shows that the proposed method is feasible and is an effective method of seismic stability safety evaluation.     

基于ANSYS的拱坝动力及可靠度分析

为研究拱坝在地震荷载作用下可靠度指标的变化规律,基于ANSYS对某一拱坝实例进行模态分析和抗震动力分析后,使用二次响应面法计算拱坝在地震荷载作用下第90个计算步的各点可靠度指标,分析得到在地震荷载作用下坝肩处作为抗拉薄弱部分更应重视,拱坝上游坝面中部的可靠度指标变化规律复杂而非单纯降低。为拱坝动力设计及加固措施提供了理论支持。     

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。     

胶凝砂砾石坝抗震特性及其地震作用计算方法

胶凝砂砾石坝具有独特的结构型式,且由低强度材料填筑而成,因此其动力特性和抗震性能具有独自的特征。采用时程动力法,计算分析了胶凝砂砾石坝的动力特性及地震响应规律,探讨了坝体材料、基岩刚度以及坝高变化对该类大坝地震动力响应的影响规律。研究结果表明,与同等高度混凝土重力坝相比这种坝的地震动力响应明显较小,即使在强震作用下,坝体地震动应力仍处于较低水平;胶凝砂砾石坝具有明显不同于重力坝的动力特性和地震响应规律,按现有重力坝拟静力法不能正确计算胶凝砂砾石坝的地震作用效应。在大量分析成果的基础上,研究提出适用于该坝的地震动态分布系数和动水压力分布系数计算方法,可方便用于坝体地震惯性力和坝面动水压力的计算,为采用拟静力法进行该坝抗震设计工作提供了参考依据。     

下坂地水库大坝抗震设计

下坂地水库地处高地震区,大坝基础覆盖层厚度达150m,且存在可能液化砂层和软土层,地质条件十分复杂,大坝抗震设计是工程设计的重点和难点。     

基于坝基塑性损伤的重力坝极限抗震能力研究

目前关于重力坝的研究大多仅考虑坝体的损伤破坏,而将坝基设为线弹性材料,这可能导致大坝震害情况与实际不符,而考虑坝基塑性损伤能明显减轻重力坝坝体损伤程度,可以更加真实的模拟出大坝的抗震承载能力。本文基于塑性损伤力学理论,以我国西南某拟建重力坝为研究对象,建立了考虑坝体-坝基整体塑性损伤的三维有限元动力计算模型,并对模型的正确性进行了验证。采用时程分析法分析了该重力坝在不同地震强度下的震损情况,并以坝体裂缝贯通上下游为失稳判别标准对该坝的极限抗震能力进行了评价。结果表明：当地震动强度为0.5g时,下游折坡处损伤区域贯通上游,此时重力坝上部坝体可视为脱离块体,重力坝产生失稳,因此可以判定该重力坝的极限抗震能力为0.5g。     

珊溪水库面板堆石坝地震动力响应分析

采用三维非线性动力有限元分析方法,对珊溪水库大坝在设计地震作用下进行地震响应分析,研究面板和坝体动位移反应、加速度反应和动应力等,并对坝基覆盖层的地震液化可能性进行分析。研究结果表明,在地震烈度为7度时,珊溪水库大坝震陷率较小,坝基不会发生地震液化。     

Seismic response of concrete gravity dam reinforced with FRP sheets on dam surface

This paper aims at exploring the effects of anti-seismic reinforcement with the fiber-reinforced polymer （FRP） material bonded to the dam surface in dam engineering. Time-history analysis was performed to simulate the seismic failure process of a gravity dam that was assumed to be reinforced at the locations of slope discontinuity at the downstream surface, part of the upstream face, and the dam heel. A damage model considering the influence of concrete heterogeneity was used to model the nonlinearity of concrete. A bond-slip model was applied to the interface between FRP and concrete, and the reinforcement mechanism was analyzed through the bond stress and the stress in FRP. The results of the crack pattern, displacement, and acceleration of the reinforced dam were compared with those of the original one. It is shown that FRP, as a reinforcement material, postpones the occurrence of cracks and slows the crack propagation, and that cracks emanating from the upstream surface and downstream surface are not connected, meaning that the reinforced dam can retain water-impounding function when subjected to the earthquake. Anti-seismic reinforcement with FRP is therefore beneficial to improving the seismic resistant capability of concrete dams.     

Application of strength reduction method to dynamic anti-sliding stability analysis of high gravity dam with complex dam foundation

Considering that there are some limitations in analyzing the anti-sliding seismic stability of dam-foundation systems with the traditional pseudo-static method and response spectrum method,the dynamic strength reduction method was used to study the deep anti-sliding stability of a high gravity dam with a complex dam foundation in response to strong earthquake-induced ground action.Based on static anti-sliding stability analysis of the dam foundation undertaken by decreasing the shear strength parameters of ...     

强地震作用下混凝土重力坝响应特性分析

研究了混凝土重力坝在高强度地震作用下的响应特性,分析了在地震峰值加速度不断增加时坝体屈服区域的发展方向。针对两个典型坝段,运用混凝土塑性损伤模型模拟了其结构的非线性特性。考虑了地震情况下动水压力的作用,通过动力有限元时程分析法计算了不同地震条件下两个坝段的动态响应。计算结果表明:当地震加速度较小时,重力坝只在坝踵区域出现小部分屈服,坝体能正常工作。若提高地震烈度,则局部损伤会纵深发展到达灌浆廊道部位,坝体会形成贯穿上下游的屈服区域并逐渐扩大致使结构失去稳定性。经两个坝段计算结果相互比较,得到了混凝土重力坝在强震作用下的非线性破坏形式,较为真实地反映出坝体的响应。