超高心墙堆石坝长期运行应力变形研究

鉴于超高心墙堆石坝的长期变形规律对其正常运行维护具有重要意义,基于广义塑性模型,综合考虑坝料流变和湿化特性,采用三维固结有限元法对300m级超高心墙堆石坝进行变形和应力分析,分别讨论了循环水荷载、坝料流变及湿化特性对大坝长期变形的影响。结果表明,三维固结有限元计算得到的坝体变形满足安全要求,符合土石坝变形基本规律;统一广义塑性模型可反映坝体心墙在循环加、卸载作用下的塑性变形累积现象,流变对超高心墙堆石坝的长期变形有重要影响;大坝长期运行过程中,上游坝壳的湿化特性所引起的大幅湿陷变形是后期沉降的主要原因,同时会导致坝体向上游倾斜;竣工期大坝心墙内存在一定的孔隙水压力,水库蓄水运行后,随着大坝变形趋于稳定,坝体应力分布亦趋于稳定状态。     

基于子模型的高面板堆石坝周边缝变形分析

采用邓肯E-B模型模拟面板堆石坝体时考虑某高面板堆石坝面板分期施工与浇筑的特点,建立准确模拟面板特性的子模型,用接触面单元模拟坝体与面板的接触面及面板缝的相互作用,分析了该高面板堆石坝在稳定期、蓄水期和校核洪水期的面板周边缝变形规律,研究了周边缝随上游水位的变形规律,探究周边缝变形量和坝体整体变形规律,并与类似坝高的面板堆石坝结果进行比较。结果表明,该高面板堆石坝模型在不同时期的周边缝变形符合工程实际,在可接受范围内;靠近河床的面板的垂直缝基本上为受压缝,靠近两岸山体的面板垂直缝为张开缝;周边缝三向位移随上游水位的变化及顺坝轴向呈现一定的规律,与坝体沉降有一定的联系。     

湿化效应对沥青混凝土心墙坝的应力变形影响

对冶勒沥青混凝土心墙坝蓄水变形及实际运行中存在的问题进行了有限元仿真计算.分析结果表明,在蓄水湿化变形后,坝体的最大沉降区域向心墙上游侧偏移,上游侧坝体围压显著降低,坝体应力水平增大.这与大坝变形规律较吻合,具有一定的工程参考价值.     

白水坑水库混凝土面板堆石坝安全监测

通过分析坝体变形量、防渗体分缝及面板应力等资料,表明白水坑水库混凝土面板堆石坝变形量较小,坝体及面板施工质量及运行良好,未发现异常.     

深覆盖层高面板堆石坝连接板型式优化分析

以金沙江塔城水电站深覆盖层高面板堆石坝为例,采用三维有限元数值方法,研究了在100m级深厚覆盖层上建200m级超高混凝土面板堆石坝坝基与坝体防渗系统的连接采用连接板型式时,坝体各防渗结构及接缝的应力变形情况,并对可行方案进行了优化分析。结果表明,塔城深覆盖层高面板堆石坝各防渗结构及接缝的应力变形与同类坝相比是合理的;三种方案中,设置三块等长连接板时,防渗体系各接缝的剪切变形最小,为最优方案。     

龙背湾水电站面板堆石坝内部沉降特性分析

针对龙背湾面板堆石坝首次蓄水后期坝体实测沉降量大于理论计算值的问题,在分析了堆石体内部沉降变化过程、分布规律、特征值大小等基础上,建立沉降监测统计模型,评价了大坝内部沉降规律,并讨论了坝体实测最大沉降量偏大的原因,为龙背湾面板堆石坝未来安全度汛和水库蓄水提供参考。     

水布垭堆石坝混凝土面板施工技术创新

针对水布垭堆石坝的混凝土面板具有长度大、长宽比大、厚度较薄的结构特点,在面板施工过程中,通过堆石体施工期沉降变形控制、挤压边墙原材料与结构形式改进、混凝土面板浇筑施工三方面的技术创新与应用,攻克了高面板坝混凝土施工的重大技术难题,有效确保了水布垭堆石坝混凝土面板的各项性能,为坝体的稳定安全运行提供了保障,可供借鏊.     

面板堆石坝防渗面板受水库结冰影响的数值模拟

为分析严寒地区混凝土面板堆石坝防渗面板受水库结冰影响,在考虑坝体填筑及水库降蓄水过程的基础上,通过施加静冰压力,研究了水库结冰对面板堆石坝坝体及面板的影响,并以西龙池抽水蓄能电站为例进行了分析。数值模拟采用有限元分析软件ANSYS,并利用其中的APDL二次开发功能,编制了邓肯—张E-B模型程序,用以建立坝体和坝面材料的应力应变关系,模拟加载卸载过程中弹性模量的变化,以得到冰荷载单独作用于面板及坝体的结果。研究结果表明,冰荷载前后对坝体的应力、应变和位移影响几乎可忽略不计;中间水位时,冰荷载对薄板的主应力值影响最大。研究为防渗面板采取相应的抗冰冻措施提供了依据。     

深厚覆盖层上超硬岩快速填筑面板堆石坝

结合建在深厚覆盖层上的苗家坝水电站面板堆石坝施工中遇到的实际问题——大坝填筑料硬度很大而且工期紧,填筑工程量大,填筑工序复杂。通过对大型非线性有限元通用软件ADINA的改进和开发,建立了面板堆石坝的三维数值模型,对大坝快速填筑坝的全过程进行数值模拟,计算分析此面板堆石坝填筑到各个时期的位移和变形、大小主应力的变化以及填筑完成蓄水以后坝体沉降和应力的变化趋势等。文章研究成果对在深厚覆盖层地基上利用超硬岩堆石料进行快速筑坝具有一定的实用价值,对类似的工程也有比较大的参考价值,部分研究成果已在该工程的设计和施工中得到应用。     

抽水蓄能电站沥青混凝土防渗面板裂缝处理及防治措施

施工质量良好、致密的沥青混凝土防渗面板几乎是不漏水的,最易出现面板裂缝和缺陷的时期是蓄水初期,过快的水位上升或下降速率极易引起过大的基础层变形,从而导致面板出现裂缝.地质条件、水库的运行条件、不均匀沉降等均可造成沥青混凝土面板的裂缝,应根据工程的实际条件,并结合裂缝的产状及发展情况,对裂缝的成因进行综合判断,并采取相应的防治措施.沥青混凝土防渗面板的裂缝修补较为复杂,对工程的后期运行影响较大,因此修补措施应根据工程的实际特点及已建工程的裂缝修补经验综合制定.     

挤压边墙对面板堆石坝结构性态的影响分析

为深入了解挤压边墙施工对面板及堆石体应力和变形的影响,以柬埔寨某混凝土面板堆石坝为例,采用三维非线性有限元法建立了坝体三维有限元模型,对比分析了采用传统施工法与挤压边墙施工法时大坝应力和变形的变化规律,研究了挤压边墙对堆石体和面板应力和变形的影响。结果表明,正常蓄水位工况下采用挤压边墙施工对堆石体的应力和变形影响不明显;混凝土面板的顺坡向压应力减少约400kPa,拉应力区明显减小,拉应力值减少约800kPa,面板挠度减少约20mm,可见面板的受力状态和挠度有较大改善。     

浇筑层厚对碾压混凝土坝温度场和应力场的影响

高混凝土坝浇筑时材料用量大、施工条件复杂、建设周期长,同时又需考虑温度控制、结构应力、施工环境等因素对坝体安全的影响。为此,以某工程碾压混凝土重力坝为例,采用三维有限元法,研究了不同的混凝土浇筑层厚度对大坝温度场与应力场的影响。结果表明,早期坝体内部的最高温度随浇筑层厚的增加而增大,坝体不同区域最高温度不仅受浇筑厚度的影响,同时也与大坝浇筑的时间相关;基础垫层混凝土、三级配碾压混凝土和二级配常态混凝土区域最大拉应力随浇筑厚度的增大而增大。     

基于挤压边墙技术的面板堆石坝应力变形研究

为研究挤压边墙对面板堆石坝应力变形的影响,以某面板堆石坝为例,采用非线性有限元法建立二维、三维几何模型,对比有、无挤压边墙施工方法坝体的应力和变形规律,并分析了挤压边墙混凝土参数 、面板与挤压边墙接触填料参数的敏感性。结果表明,采用挤压边墙技术的该面板堆石坝坝体及面板应力变形均在合理范围内,并获得了挤压边墙混凝土参数取值、面板与挤压边墙接触填料参数取值及坝体与面板应力变形的规律。     

高拱坝施工期温控参数敏感性分析

在混凝土高拱坝浇筑过程中,影响坝体施工期温度场及温度应力的因素有很多,因此选用适当的浇筑方案对于节约工程成本及提高坝体安全性有着重要意义。以孟底沟水电站工程为例,选用多种施工方案,并利用三维有限元方法进行仿真分析,分析了浇筑季节、浇筑层厚、间歇时间及浇筑温度等因素对坝体施工期的敏感性。结果表明,低温季节浇筑、在防止热量倒灌的前提下尽量减小浇筑层厚度、缩短间歇时间、降低浇筑温度有助于降低温度应力,提高坝体安全性。     

MgO掺量对混凝土不同浇注温度下拱坝应力的影响

为了研究不同浇筑温度下MgO掺量对混凝土拱坝应力的影响,采用有限元数值模拟对某外掺MgO混凝土拱坝施工期温度场、应力场进行仿真分析,对比不同掺量不同浇筑温度下特征点的温度、应力和掺MgO引起的自生体积变形过程。结果表明,不同浇筑温度下,MgO对应力场有效补偿量相差不大,对于低温季节浇筑的混凝土,适当增加MgO的掺量可有效补偿坝体应力;对于高温季节,温降产生的拉应力很大,最好配合分缝措施或避开高温季节浇筑。     

某沥青混凝土心墙堆石坝变形特性分析

高坝大库水电站中沥青混凝土心墙堆石坝所处地形地质环境复杂、心墙单薄、荷载大、应力水平高以及大坝渗流与变形机理复杂,因而大坝的运行安全掌控与评价难度很大。为此,结合已建的某高沥青心墙堆石坝工程,研究原型观测特性及三维应力变形规律,并将数值模拟结果与原型观测数据进行比较。结果表明,坝体最大沉降为1.56m,发生在约为坝体1/2高程处,最大沉降约为坝高的1.2%;大坝变形特性符合心墙堆石坝变形的一般规律,大坝右岸沉降变形较左岸大,整体而言,大坝变形趋于稳定,数值模拟与原型观测数据基本一致。     

基于施工过程仿真的碾压混凝土坝温度场控制分析

为了在施工过程中对碾压混凝土坝的内部温度实时动态监控并制定相应的温度控制措施，从而减少由温度应力引起的裂缝。在进行施工过程仿真分析的基础上，建立有限元模型，再根据混凝土温升随浇筑时间的变化并结合实际情况，实时动态施加坝基初始温度、坝体浇筑温度及随时间改变的气温、水温等荷载条件和边界条件等，基于施工过程的荷载步长，利用ANSYS二次开发功能实现温度场仿真计算，建立了从大坝施工开始经混凝土冷却直至准稳定温度场状态的全过程仿真分析系统。实例应用结果表明，该系统提供了一个基于施工过程的碾压混凝土温度场仿真计算分析工具，具有灵活性和实用性。     

公伯峡面板堆石坝三维应力变形有限元分析

基于邓肯-张E-B模型,对公伯峡面板堆石坝进行了应力变形三维有限元仿真计算,获得了其竣工期及运行期的应力变形分布规律,并将运行期的计算结果与实测成果进行了对比分析,进一步探讨了公伯峡面板堆石坝运行期面板的应力变形特性,所得成果具有实际应用价值。     

温州市某铁路与堤坝交叉段施工期安全性分析

鉴于铁路与堤坝交叉段施工期安全性分析是铁路和堤坝设计、施工的重要环节,采用有限元分析方法开展温州市铁路S1线跨堤桥梁段和温州灵昆南堤坝交叉段施工期变形、内力计算及安全性分析。结果表明,采用先堤后桥方案,施工完成时桥梁桩基的最大沉降、堤坝的最大水平向位移均满足要求,同时桥梁对堤防整体应力的影响远小于堤坝自重对自身的影响。此外,为减少堤坝施工对桥墩内力的影响并降低堤坝最终沉降量,应对堤坝结构地基（与桥墩交叉部位）采用扩大水泥搅拌桩处理范围、减小桩间距等加固措施。