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。     

温度变化对混凝土面板堆石坝面板裂缝成因的探讨

混凝土面板裂缝的产生会直接危害混凝土面板堆石坝的安全,甚至会引起溃坝。温度变化和坝体的不均匀沉降是混凝土面板裂缝的重要因素。文章以某混凝土面板堆石坝为例,从温度变化的角度考虑,基于有限元法开展温度场及温度应力计算分析,以探究温度变化是否为该混凝土面板堆石坝面板裂缝产生的主要原因。计算结果表明:混凝土面板处于水面以上部分的应力受气温影响显著,处于水面以下部分的应力受温度影响较小。而混凝土面板裂缝位于水面以下较深处,因此温度变化不是引起面板裂缝产生的主要原因。     

西北口堆石坝面板裂缝成因的研究

通过对西北口堆石坝面板的应力计算，研究面板产生裂缝的原因．坝体的变形按邓肯E－B模型采用非线性有限元增量法计算，并模仿施工加载过程，分层累计；面板混凝土的干缩应力采用欧洲混凝土委员会建议的CEB／FIB方法计算；混凝土面板温度场和温度应力的计算采用有限元方法，模仿施工过程，并考虑混凝土徐变的影响．经计算、对比和分析，得出结论：温度应力和干缩应力是引起面板裂缝的主要原因．由此进一步提出防止堆石坝面板出现裂缝的一些建议．     

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。     

面板堆石坝合理的填筑速度探讨

随着土石坝施工机械的大量投入以及坝体填筑施工技术的不断发展,堆石坝的填筑强度在不断提高.较快的坝体填筑强度可以缩短工期,使工程尽早投入运行.但是较快的坝体填筑速度将引起复杂的应力变形特性.本文运用数值方法模拟不同填筑速度下面板堆石坝的施工.对比分析三种不同填筑速度下面板堆石坝的应力变形特性,分析筑坝速度对面板堆石坝应力变形特性的影响.结果表明,较快的筑坝速度引起较大的后期沉降和变形,同时在坝体和两岸的接触部位引起较大的拉应力,对坝体的安全稳定不利.     

折线型面板坝坝轴线转折处面板连接方式研究

由于坝址处特殊河谷形状等原因,混凝土面板堆石坝的坝轴线往往需要布置成折线,造成混凝土面板不在一个平面上,使得混凝土面板的应力变形性状复杂。坝轴线转折处两侧面板的连接方式是这类面板坝设计需要考虑的问题,不同的连接方式可能对面板的变形和应力产生影响。基于某面板堆石坝工程,采用三维弹塑性有限单元法计算分析了坝轴线转折处采用直接连接和设置连接板连接两种方式对面板应力变形的影响,计算结果显示,不同的连接方式对混凝土面板的应力变形和面板接缝变位的影响不显著。但坝轴线转折处面板设置连接板时,两侧面板间的接缝止水结构比不设置连接板直接连接时简单,所以这类面板坝工程设计时在坝轴线转折处以设置面板连接板为宜。图3幅,表2个。     

泗南江水电站混凝土面板坝三维有限元分析

泗南江水电站大坝为混凝土面板堆石坝。采用Duncan E-B非线性模型对坝体进行三维有限元应力应变分析,并考虑了混凝土面板与垫层料之间的接触面特性。通过分析,得出竣工期和蓄水期坝体的应力变形,以及蓄水期混凝土面板的应力、变形和面板周边缝及垂直缝的变形。依据计算结果分析评价了混凝土面板堆石坝的应力变形性状。评价结果表明,泗南江水电站混凝土面板坝的设计是合理的。     

施工期坝面过水面板堆石坝非线性有限元分析

以某已建工程为例,基于非线性邓肯E-B本构模型,建立了施工期坝面过水面板堆石坝的有限元模型,探讨了施工期坝面过水面板堆石坝的应力变形的分布与变化规律。计算结果表明：坝体应力变形主要是由自重引起的,汛期坝面过水引起的坝体附加应力变形较小,其结果都在合理的范围之内,面板堆石坝汛期采用坝面过水度汛是安全可靠的。     

贴坡型面板堆石坝三维应力变形分析

某混凝土面板堆石坝建在一段倾斜的不平整基岩上,为了考察该特殊坝基对坝体应力变形是否有不利影响,必须对该坝进行三维有限元分析。采用网格自动生成程序生成了贴坡型面板堆石坝的三维有限元网格,对该面板堆石坝进行了非线性三维静力有限元分析。通过计算得到了坝体和面板的应力变形分布规律,验证了利用此特殊地形不仅能减少开挖量,而且对面板堆石坝应力变形无不利影响,为贴坡型面板堆石坝的设计和施工提供了依据。     

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。     

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。     

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.     

面板堆石坝加高离心模型试验研究

汤浦水库东、西主坝为建于软基上的混凝土面板堆石坝,拟采用空心箱体和堆石体方案进行大坝加高,坝高、水位的增加会改变坝体、坝基、面板的应力和变形。采用土工离心模型试验技术研究不同方案下坝体、坝基、面板的应力和变形特性,探讨加高方案的可行性。东、西主坝现状坝体经15 a 的运行,大坝工作性态良好,整体稳定安全。东、西主坝空心箱体加高和东主坝堆石体加高后,坝体及坝基沉降、面板应力增量不大,且很快稳定,面板顺坡向应力大部分为压应力,坝顶附近可能出现很小的拉应力,均小于混凝土强度,上、下游坝坡稳定。西主坝堆石体加高后,坝体及坝基沉降、面板应力有一定的增大,面板顺坡向应力大部分为压应力,小于混凝土抗压强度,坝顶附近可能出现一定的拉应力,上、下游坝坡稳定。试验结果表明,2种加高方案均可行,但空心箱体加高方案优于堆石体加高方案。     

湿化及流变对不同软岩料利用范围面板坝应力变形的影响

为研究不同软岩料分区范围下湿化及流变特性对面板堆石坝的应力及变形影响。查找、对比软岩料的湿化及流变模型,分析和研究已有的软岩料湿化及流变特性的有限元实现方法。以某面板堆石坝为例,按软岩料的不同填筑范围制定两种计算方案,分别进行大坝的三维有限元应力变形计算,然后通过对比分析两种计算方案的计算结果,系统总结软岩料不同填筑范围对面板堆石坝应力变形的影响规律。结果表明:随着软岩料利用范围的扩大,坝体的流变范围也随之扩大,相应的垂直位移、水平位移位移及面板的挠度也随之增大。因此,在实际面板砂砾石坝工程设计中,进行软岩料的扩大利用时需要合理的制定软岩料填筑范围。     

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。     

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.     

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。     

高面板堆石坝坝体流变性状

根据室内堆石料的流变试验，确定了坝料的流变参数，利用改进后的流变模型计算了公伯峡电站混凝土面板堆石坝的坝体和面板变形。计算结果表明，计入堆石料流变变形的计算模型能更好地模拟高面板堆石坝的应力应变系。     

混凝土重力坝-面板堆石坝复式结构型式研究

针对目前特高面板堆石坝存在的面板挠曲变形大、面板缝易拉开、底部面板不能检修等突出问题,提出了一种适用于特高面板堆石坝的新型坝体结构型式——混凝土重力坝-面板堆石坝复式结构。重点分析了施工期、蓄水期及蓄水期发生地震时,新型复式结构混凝土重力坝的高度、上下游坡比、趾板布置等体型参数变化对大坝结构应力变形及面板挠度等指标的影响,为新型结构型式体型的选择提供参考。优选的新型复式结构型式与常规堆石坝结构的计算结果对比分析表明,复式结构除周边缝张开变位及施工期面板应力大于常规面板坝外,其他指标均占据优势,且周边缝张开变位完全在相应规范及止水结构允许变形范围内,并具有较高的安全裕度。新型挡水结构可缩短混凝土面板长度,改善面板受力状态,减少面板挠曲变形,并有效提升面板堆石坝坝踵及趾板部位的可维修性。     

基于广义塑性模型的加筋面板堆石坝数值模拟

为研究地震作用对混凝土面板堆石坝采用的混凝土是否加筋有何影响,基于堆石料的静动力大三轴试验结果,构造了能考虑剪应力水平影响和堆石料颗粒破碎的一个简洁塑性模量表达式,建立了适用于堆石料的广义塑性本构模型。本构模型模拟曲线与三轴静动力试验曲线的对比结果表明:该模型能较好地模拟堆石料在低围压下的剪胀性和高围压下的剪缩性,以及在循环荷载作用下的滞回效应、硬化特性和循环致密性等复杂应力状态。此外,利用该模型的高面板堆石坝动力有限元计算结果表明:加筋前后地震加速度和永久变形的分布规律一致。加筋对大坝的地震反应加速度影响较小,却可有效地减小大坝的地震永久变形;加筋对顺河向地震永久变形的抑制作用大于震陷。加筋间距越小,大坝的地震永久变形越小,但地震永久变形的减小幅度逐渐降低。研究成果可为混凝土面板堆石坝的施工设计提供参考。