狭窄河谷中的高面板堆石坝长期应力变形计算分析

根据已建面板堆石坝的竣工后沉降变形规律和室内大型三轴流变试验结果,提出了堆石体长期变形流变模型.对建设在狭窄河谷中的九甸峡混凝土面板堆石坝进行了三维应力变形分析,考察了三维效应、堆石体流变等因素对大坝长期应力变形特性的影响.结果表明,狭窄河谷岸坡对坝体存在拱效应,减小坝体应力,同时,由于右岸坡度缓于左岸,右岸侧坝体较左岸侧存在更大的朝向河谷中心的位移.拱效应也阻碍了面板的弯曲和沉降变形,使靠近岸坡的面板接缝拉开和错动,并可能导致河床段面板中上部发生挤压破坏.坝体流变变形增大了面板挤压破坏的可能性.库水推力导致面板在挠曲的同时发生顺岸坡向拉伸,坝体的后期流变变形则可减小或改变面板的拉伸状态.     

基于参数反演法面板堆石坝长期运行变形分析

根据水布垭面板堆石坝坝体几何参数和周围山体地形地质资料,建立面板堆石坝三维数值计算模型。以坝体在竣工时的变形实测资料为依据,采用智能位移反演方法反演获得堆石体流变变形参数,对坝体的长期运行变形进行计算分析。通过对大坝堆石体及面板在运行期的应力应变分析成果,可以看出大坝在竣工蓄水后经过一段时间的运行,坝体的整体发生了一定的沉降变形,面板垂直缝、周边缝及止水部位也相应出现了一定变形。通过与实测比较分析,坝体变形在合理范围以内并趋于稳定。在今后坝体的长期运行中,要对出现变形位置的测点加强监测,确保整个坝体长期安全稳定运行。     

面板堆石坝非线性变形特性及分区影响研究

为了定量分析堆石料分区及其力学特性差异对面板堆石坝变形的影响,采用非线性有限元法,对坝高200 m级的典型面板堆石坝开展竣工期、蓄水期和变形稳定期的变形计算,重点分析5种不同主、次堆石分区方案和4种不同主、次堆石料模量比方案对大坝变形的影响。通过变形分布规律和极值变化规律对比分析表明:不同主、次堆石区分界对坝体变形分布规律的总体影响较小,坝体沉降极值变化不超10%;蓄水期坝体最大流变约占最大坝高的0.14%;减小次堆石料模量,则坝体流变效应逐渐增强。     

高混凝土面板堆石坝流变机理及长期变形预测

对于面板堆石坝,面板的变形主要取决于堆石体变形,如果堆石体变形过大,就会使面板产生裂缝,从而影响其防渗性能,甚至危及坝体的稳定。由于堆石体流变变形的复杂性,影响的因素很多,因此仅仅通过室内试验很难从本质上反映其流变机理和特性,除了试样尺寸与现场的巨大差异引起的缩尺效应误差之外,就是平行试验成果间也会出现差异。回顾了近年来关于堆石体流变机理方面的一些研究进展,介绍了揭示堆石体流变细观机理的两个流变模型,即基于组构理论的流变模型和基于随机散粒体不连续变形理论的流变模型。最后结合正在建设中的水布垭高面板堆石坝进行了流变分析,预测了大坝完建后的流变变形,计算结果表明,考虑流变效应的最大沉降为2.53m,此值基本处在设计的预测范围之内。     

软岩填筑高面板堆石坝分区及材料设计

通过分析软岩不同利用方案及分区形式对高面板堆石坝力学性状的影响,获取了坝体应力和变形的变化规律。高面板堆石坝下游次堆石区中软岩含量及堆石区几何特征、主堆石体分区形式均影响面板堆石坝的力学性状。提高坝体下游堆石区的强度及刚度,可以提高各堆石区之间的协调变形能力、降低面板变形及应力。提高位于坝轴线处的堆石体承载力,可以有效降低坝体变形及面板应力。为控制高面板堆石坝的坝体变形及应力,坝轴线处坝体下部堆石区宜填筑承载力高的堆石体,下游堆石区中软岩比例不宜超过30%。     

公伯峡面板堆石坝坝体沉降变形规律分析

利用公伯峡水电站电磁式沉降管和水管式沉降仪实测的坝体沉降监测资料,对堆石体的分层压缩率和坝体沉降回归统计模型进行了计算分析,深入研究了公伯峡面板堆石坝坝体沉降的变形规律.通过电磁式沉降管和水管式沉降仪监测资料的对比分析可以看出,2种监测方法相结合监测面板堆石坝的沉降变形,效果较好.     

砂砾石面板堆石坝流变特性研究

以乌鲁瓦提砂砾石面板堆石坝为例,分析砂砾石面板坝在考虑流变和不考虑流变情况下坝体在竣工期和蓄水期的位移和应力分布规律,总结流变效应对坝体应力和变形的影响。计算结果表明:计入流变影响后坝体竖向位移和水平位移较未计入流变效应结果都有所增大,大主应力和小主应力也有所增加;从坝体沉降历时曲线和流变附加节点荷载计算结果可以看出,砂砾石料的变形主要在施工期完成,在蓄水后一年流变变形基本结束坝体位移趋于稳定,且计入流变的计算结果与坝体实际检测结果相近。因此,在进行砂砾石面板堆石坝坝体应力变形计算时考虑砂砾石的流变效应是必要的。     

坝体结构及流变对高面板坝应力变形影响分析

高面板堆石坝在运行过程中面板容易出现挤压破损,坝体变形过大和变形长期不稳定是主要原因。影响堆石体和面板应力变形的因素较多,主要包括坝体堆石料分区和参数、面板分期及浇筑时机、坝体流变、垫层料表面的处理。基于实测变形反演堆石料本构参数和流变参数,运用反演得到的参数对面板堆石坝坝体和面板应力变形影响的因素进行敏感性分析,得出:提高下游次堆石的填筑标准,能有效减小高面板坝面板上部的顺坡向拉应力;面板分期能减小面板蓄水后的挠度,且最大挠度点往高高程偏移;坝体填筑完成后面板浇筑前预留的时间越长,大坝蓄水引起的变形越小。设置挤压边墙能有效减小面板中部的坝轴向应力和顺坡向应力,同时也能减小面板的挠度;面板最大挠度、坝轴向应力和顺坡向应力在坝体流变作用下逐步增大,并逐步趋于稳定。     

水布垭面板堆石坝流变初步分析

工程实践表明,堆石体的变形除与应力有关外,还与时间有关,即堆石体具有流变性;进行计入时间效应的应力应变分析,将有助于人们更加全面了解面板堆石坝的性态.运用神经网络技术,通过对西北口面板坝的反馈分析获得了堆石体流变参数,并用于水布垭面板坝流变分析.结果表明,用神经网络技术对已建面板坝长期实测资料进行反馈分析是可行的;水布垭流变分析虽然仅是初步的,但其结果是比较合理的.堆石体流变对水布垭面板坝应力变形状态有一定的影响.     

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。     

白溪水库面板堆石坝混凝土面板裂缝成因分析与处理

白溪水库面板堆石坝最大坝高124.4 m,大坝在施工期和完工运行期混凝土面板均产生了裂缝.对裂缝进行检测统计分析,认为施工期堆石体的变形、运行期两侧面板局部应力集中拉应变较大、中央堆石体徐变和上下游不均匀沉降是导致面板结构性裂缝的原因,并对面板裂缝进行了处理,取得很好的效果.     

流变对狭窄河谷高面板堆石坝应力变形的影响

本文以贵州省黔中平寨水库高混凝土面板堆石坝为研究对象,采用三维有限元数值分析法研究流变效应对面板堆石坝应力变形的影响。结果表明,狭窄河谷高面板堆石坝考虑流变特性后,坝体变形程度明显增大,变形持续时间较长,考虑流变特性后坝体沉降、面板挠度、面板轴向和顺坡向应力均有明显增加。因此,在进行狭窄河谷高面板堆石坝应力变形计算时,不可忽略流变效应的影响。同时在工程设计和建设中还应加强一系列工程措施,来适应和消减流变效应对高面板堆石坝应力变形的影响。     

狭窄河谷高面板堆石坝应力变形特性研究

河谷地形是影响混凝土面板堆石坝应力变形的重要因素之一。为研究狭窄河谷上200 m级高面板堆石坝应力变形特性,本文结合223.5 m高的猴子岩面板堆石坝,采用邓肯-张E-B模型三维非线性有限元,对该面板堆石坝竣工期和蓄水期进行应力变形分析。结果表明:竣工期和蓄水期坝体最大沉降所占坝高之比较修建在宽河谷上的高面板堆石坝小;坝体大主应力明显小于堆石体自重应力,存在明显的应力拱效应;蓄水期面板以向河谷中部挠曲变形为主,变形具有明显的空间效应;面板在左、右两岸和底部有一定的拉应力,在河谷中部存在较大范围的高压应力区。狭窄河谷上修建的高面板堆石坝除了关注面板拉应力外,应重视蓄水和后期运行过程中河谷中部高压应力区面板可能发生的局部挤压破坏。研究结果可为类似狭窄河谷上高面板堆石坝的设计提供参考。     

积石峡水电站采用浸泡法加速坝体预沉降的工程措施与效果

积石峡水电站混凝土面板堆石坝在填筑期间采取坝体充水浸泡措施,促进混凝土面板浇筑前坝体预沉降期间的沉降量,取得了良好效果.这项措施可加快坝体沉降稳定,减少运行期的坝体沉降和混凝土面板变形,有利于减少混凝土面板的后期裂缝.     

堆石料湿化软化特性及计算模型研究

在分析堆石料工程特性的基础上,提出了堆石料浸水软化和湿化计算模型,并以某面板堆石坝为例进行了计算,结果表明:堆石体湿化变形将引起坝体沉降量增加,从而导致混凝土面板挠度和面板内应力增大;浸润线以上堆石体湿化变形随降雨量增大、饱和度提高而增加,当堆石体完全饱和时湿化变形最大;堆石体湿化和软化变形主要受饱和度及风化胶结物含量的控制.     

渗流-流变耦合作用下深覆盖层面板堆石坝性态演化规律

修建在深厚覆盖层上的面板堆石坝地基和部分坝体处于饱和渗流状态,渗流和变形的耦合作用对坝基和坝体的变形具有一定的影响。通过采用Drucker-Prager塑性模型和时间硬化流变模型描述堆石料和覆盖层砂砾石材料的瞬时变形和流变变形,采用Signorini型变分不等式方法描述堆石料和覆盖层多孔介质材料的渗流过程,在此基础上基于动量守恒原理和Kozeny-Carman方程提出覆盖层上面板堆石坝渗流-流变耦合分析方法。基于渗流-流变耦合分析,研究了渗流-流变耦合作用下覆盖层面板堆石坝的力学特性,分析了渗流作用对面板堆石坝长期变形的影响规律,进而讨论了覆盖层上面板堆石坝的变形机制和演化过程。结果表明：覆盖层地基压缩变形使大坝最大变形位置向下移动至0.3倍坝高位置且面板承受较大的拉应力;大坝流变变形是面板堆石坝的重要变形来源,其引起的坝内沉降增量达27.3%,面板拉应力增量达5.1%;渗流效应对大坝流变变形具有一定的影响,但相对于流变效应引起的应力变形增量整体相对较小。     

面板堆石坝填筑仿真及堆石料参数影响研究

本文以堆石体变位来评价仿真计算模型是否满足工程借鉴要求,进一步减小有限元的计算结果与实际观测值之间目前存在的较大差距。根据百米级面板堆石坝应力变形的特点,结合坝体变形原型观测数据,对数值分析中坝体分区填筑的碾压分层问题进行探讨,解决了坝体分期施工中网格简化的问题,提出了仿真分析中面板堆石坝坝体的有效分层厚度与坝高的比例,极大地提高了计算效率,有效地预测了面板堆石坝坝体的变形。同时通过研究面板堆石坝堆石填筑参数对坝体变形的影响,得到堆石材料参数的影响范围,为面板坝设计、试验研究提供依据。     

河口村水库面板堆石坝坝体填筑质量控制综述

河口村水库大坝为面板堆石坝,大坝建在深覆盖层上,大坝的主体———坝体的沉降变形是保证大坝坝体及混凝土面板安全的关键。文章介绍面板堆石坝坝体填筑质量控制管理。对坝体一期堆石体填筑过程严格管理,严把料源和工序控制,采用先进科技手段,保证了工程质量,加快施工进度,为后期混凝土面板施工赢得宝贵时间进行阐述。     

公伯峡面板堆石坝面板竖向裂缝机理分析

公伯峡大坝面板在水库运行后出现竖向裂缝,每年寒冬后,裂缝不断增加。根据大坝变形监测成果,反演得到坝体堆石E-B模型参数及流变参数,计算分析和预测面板堆石坝变形、面板结构应力,并针对冬季严寒低温、寒潮温降、昼夜温差等恶劣气候条件,进行面板温度应力变化规律和分布规律以及库水位对面板温度应力敏感性分析,得出温度应力是导致面板产生竖向裂缝的主要因素,堆石体流变增加的结构应力是两侧面板裂缝进一步发展的推动因素。     

浅谈平寨水库面板堆石坝面板混凝土浇筑时机

混凝土面板堆石坝作为目前水利水电工程上应用较为普遍的坝型,其技术和工艺方面已得到较大发展并成功建于各种形态的河谷中。但也有不少工程大坝因面板或止水破坏出现了不同程度的渗漏问题,其多数原因还是堆石体的过大变形所致。堆石坝的变形受地形地质条件、填筑坝料、级配、碾压工艺及施工处理措施等综合因素影响,一旦坝体在施工及运行期发生较大不均匀变形将会直接导致附着于堆石体上游的面板混凝土变形、开裂,甚至破坏。因此,在同期坝体填筑完成后何时进行面板混凝土的浇筑是值得关注和研究的问题。黔中水利枢纽一期工程平寨水库大坝除施工过程采取了控制变形的有效措施之外,还在分期浇筑面板混凝土前通过施工期坝体变形监测情况对其变形规律和状态进行了论证分析,根据自身的自然条件,预留了足够的沉降时间,基本达到了变形收敛状态,从而使面板混凝土浇筑避开了大坝变形的高峰期,为大坝安全稳定运行提供了基本保证。