高心墙堆石坝材料本构模型计算的适用性研究

为研究不同材料本构模型对高心墙堆石坝应力、变形计算的适用性,以RM 300 m级高心墙堆石坝堆石料的室内试验成果为基础,分别对邓肯E-B模型、沈珠江双屈服面模型及MPZG模型进行材料本构验证和坝体有限元分析。研究结果表明：3种模型均能较好地表现堆石料三轴路径下的应力响应,而邓肯EB模型在低围压下体积响应表现效果欠佳;3种模型计算的坝体应力、变形分布均符合一般规律,应力相近,但变形计算中邓肯E-B模型得到的沉降与顺河向位移均较大;在高心墙堆石坝建设初期,可采用邓肯E-B模型进行早期分析,后期宜采用沈珠江双屈服面模型、MPZG模型等进行决策评价。     

填筑形象对土石坝结构性态影响的精细有限元分析

利用数字大坝施工技术,考虑实际施工质量的空间差异性带来的坝料模型参数在空间上的差异性,通过土石坝模型参数空间估计及任意单元赋值,构建精细三维有限元模型;进而以某心墙堆石坝为例,分析在实际施工进度滞后情况下,为了在汛前填筑到度汛高程,采用不同填筑进度方案对心墙堆石坝施工期应力变形的影响。结果表明,不同施工进度形象面貌对坝体水平位移影响较大,而对竖向位移和应力影响较小。     

堆石流变对金钟混凝土面板堆石坝应力变形的影响分析

采用三参数流变模型,运用有限元法对金钟面板堆石坝进行三维流变分析,得到了考虑堆石流变后坝体、面板的应力变形.分析研究了堆石流变对混凝土面板堆石坝坝体、面板应力变形特性的影响.结果表明,考虑堆石的流变效应后,坝体变形有所增加,坝内拉应力区域变大,最大拉、压应力值有所增加;面板的挠度和轴向变形都有所增加,面板的拉应力区域和拉应力值也有所增加,而面板压应力区域有所减少,但最大压应力值却有所增加.     

蒲石河抽水蓄能堆石坝施工变形模拟分析

根据实验室实测的堆石料力学参数,采用ANSYS提供的生死单元功能模拟了蒲石河抽水蓄能电站面板堆石坝分层填筑的施工过程。根据计算结果,对大坝的应力变形分布规律进行了分析,坝体最大计算沉降为34．5cm左右,约为坝高的0．46％,坝体最大水平位移约13．46cm;并且提出一种水平位移修正方法来更好地反映不同高程的外涨情况,为堆石坝的施工和面板设计提供依据。     

改进hhu-SH模型及其在面板堆石坝工程中的应用

针对粗粒料的剪胀特性,引入4次幂函数剪胀方程对基于细观结构的粗粒料弹塑性本构模型(hhu-SH基本模型)进行改进,并给出了改进hhu-SH模型屈服函数、硬化参量、初始弹性模量的推导过程以及参数确定方法。基于某抽水蓄能电站下水库面板堆石坝工程,利用其筑坝粗粒料的三轴CD试验和等向压缩试验结果,整理出改进hhu-SH模型的参数,模拟大坝填筑和蓄水过程,并将计算结果与邓肯E-B和南水模型的计算结果进行对比。结果表明：在坝体位移的定性分布规律上,改进hhu-SH模型、邓肯E-B模型以及南水模型的计算结果基本一致,验证了该模型的工程适用性;基于改进hhu-SH模型计算的坝体变形、面板变形和应力以及接缝位移预测值均小于E-B模型,但与南水模型较为接近;基于改进hhu-SH模型计算得到的面板顺坡向应力整体受压,结果更符合实际。     

300m级心墙堆石坝三维有限元应力变形分析

对双江口心墙堆石坝进行了三维有限元应力变形分析．采用邓肯-张EB非线性弹性模型,用分级加荷的方式模拟该坝在施工、蓄水过程中的应力变形特性．对3种不同强度的参数方案,进行了静力参数敏感性分析,给出了应力变形的分布规律．计算结果表明,坝体的应力和变形值在合理范围内,设计方案合理可行．     

考虑温度场的混凝土面板坝应力变形分析

以某混凝土面板堆石坝为例,进行应力场和温度场的耦合计算,分析坝体和面板的应力变形,以及坝体变形对面板的影响.结果显示:坝体的最大水平位移和最大沉降发生在坝体上游面中部;坝体最大主应力发生在坝体底部,且随季节温度升高而增大,坝体最小主应力发生在坝顶防浪墙,坝体内部无拉应力;面板最大拉应力发生在距坝底1/2处,位于正常运行期的库水位以下,混凝土性能易弱化导致面板损毁,所以面板开裂在此处发生的可能性最大.     

新型混凝土-堆石混合坝的基本力学特性

吸收堆石坝和混凝土重力坝的优点并克服其缺点,提出了一种新型的混凝土-堆石混合坝技术,该坝型的特点是：坝体由上游带支墩的混凝土墙和下游堆石体组合而成,支墩设在混凝土墙后并以一定距离分布,混凝土墙和堆石体之间设置垫层和过渡层。以某心墙堆石坝工程为对象建立了混合坝数值模型,分析混合坝在竣工和蓄水工况下的坝体应力和变形特征,并与原心墙堆石坝工程性状进行对比分析。研究表明：混凝土墙后土压力呈非线性分布;混凝土墙受力以压弯为主,最大拉应力出现在墙踵处;支墩受力以弯剪为主,最大拉应力出现在支墩与混凝土墙连接处;堆石体整体应力水平比心墙堆石坝降低,安全性有较大幅度提高。技术经济分析比较表明,与心墙堆石坝相比,混合坝具有安全稳定、保护环境、节约材料等优点。     

两河口心墙堆石坝应力变形及参数敏感性

采用Duncan-Chang的E-ν非线性弹性模型对两河口心墙堆石坝进行了三维有限元应力变形计算, 分析了堆石坝在填筑期及蓄水期的应力应变特性. 在此基础上, 研究了坝体下游次堆石分区范围变化及其部分模型参数变化、 心墙底部高塑性土厚度变化及其部分参数变化对坝体应力变形、 心墙拱效应和抗水力劈裂能力的影响, 进一步认识了心墙堆石坝的应力应变特性.     

基于MSC.Marc软件的面板堆石坝加高的可行性研究

以华东某面板堆石坝加高工程为例,利用MSC.Marc软件的二次开发功能,结合FORTRAN接口实现非线性弹性邓肯E-B模型.通过面板坝加高前后堆石体及面板应力和变形的分析,对面板堆石坝加高问题进行可行性研究,并用经验公式验证计算的准确性.计算结果表明:坝体加高后堆石体的应力和变形规律较好,面板部分顺坡向拉应力区域转变为压应力,对坝体更为有利,加高方案安全可行.     

300m级弧形直心墙超高堆石坝应力变形分析

对某300m级超高直心墙堆石坝及作为比较方案的弧形直心墙堆石坝进行了三维有限元应力变形计算.对2种坝型在蓄水期心墙的应力、变形进行了比较分析,结果表明:蓄水期,弧形心墙堆石坝比直心墙堆石坝的水平位移和沉降略小;弧形心墙坝的心墙拱效应较弱,其抗水力劈裂能力优于直心墙堆石坝;弧形心墙堆石坝坝肩处的应力水平小于直心墙堆石坝的...     

沥青混凝土心墙坝三维有限元静动力分析

针对沥青混凝土心墙均质坝,运用非线性三维有限元法进行静动力分析.对大坝填筑与蓄水阶段分别进行模拟,并计算了沥青混凝土心墙坝动力响应,分析了坝高、动剪切模量、地震峰值加速度及地震波对心墙最大动剪应变的影响,总结了心墙应力与变形、动剪应变分布规律.结果表明:静力状态下,尤其是满蓄期,应重点关注心墙坝肩处、顶部和底部区域,且高心墙处于更不利的应力与变形状态.地震作用下,动剪应变最大值发生在河谷中央心墙顶部区域,但动剪应变幅值较小,一般不超过0.5%.     

西域砾岩砂砾料沥青混凝土心墙坝湿化变形数值分析

我国新疆地区广泛使用西域砾岩砂砾料作为筑坝材料,由于西域砾岩砂砾料浸水后易软化、崩解,大坝蓄水后的湿化变形分析成为工程界广泛关注的问题.联合广义塑性模型和西域砾岩砂砾料湿化模型,对某沥青混凝土心墙坝进行了湿化变形有限元分析.结果表明:广义塑性模型和西域砾岩砂砾料湿化模型能够很好地反映大坝湿化变形及应力分布规律;上游蓄水湿化使坝体向上游方向的水平位移和沉降都增大,最大水平位移由竣工时的1.5cm增至22cm左右,最大竖向沉降由竣工时的0.17%坝高增至0.53%坝高,筑坝料的湿陷使心墙的变形也增大;西域砾岩砂砾料的湿化变形明显大于花岗岩堆石料,最大竖向沉降是花岗岩堆石料的近3倍,其湿化造成坝顶上游侧出现局部拉应力区,有可能导致坝顶出现裂缝.因此,在新疆干旱地区采用西域砾岩砂砾料筑坝时考虑蓄水时的湿化影响是十分必要的.     

金钟面板堆石坝应力变形三维弹塑性有限元分析

对金钟水利枢纽面板堆石坝进行了三维弹塑性有限元分析,模拟了坝体材料分区、填筑及蓄水过程和面板的分缝,采用双屈服面模型模拟堆石体的变形特征.根据数值分析的结果,对竣工期和蓄水期坝体堆石和面板的应力变形规律进行了讨论.     

混凝土堆石坝面板变形特性的有限元数值模拟

根据蒲石河凝土面板堆石坝的实际情况建立三维简化模型,运用大型有限元计算分析软件ANSYS进行三维非线性有限元计算,分析了面板堆石坝的应力应变特点.模拟了在不同蓄水位条件下,混凝土面板垂直缝和周边缝的变形过程.建立了混凝土面板和堆石体之间、混凝土面板与面板之间、混凝土面板与趾板之间的接触模型,采用ANSYS提供的接触单元模拟.数值模拟结果表明:在靠近河谷附近,垂直缝为闭合状态;在靠近岸坡附近,垂直缝为张开状态,其最大开度为2 mm,周边缝在河谷附近开度最大,往两岸逐渐减小,最大开度为17.9 mm.有限元数值模拟结果为堆石体施工期变形预留和周边缝、垂直缝的接缝材料选取提供了理论依据.     

面板堆石坝参数反分析及变形规律探讨

根据西北口砼面板堆石坝在施工期和运行期的变形观测资料，应用水工、岩土力学、数理统计、优化等理论建立了不同时期大坝观测效应量和一朝一之间的数学模型。通过优选。填筑一用Ｈ的一交方至四次方表示，蠕变分量四元件模型模拟，从而例题地分解了坝体在不同时期的填筑分量、水压分量和为分量，通过大量的有限元计算，找出了邓肯一级Ｅ－Ｂ模型中Ｋ，Ｋｂ，ｎ，ｍ，Ｒｆ等参数与沉陷变形的关系，提出了扣除蠕变影响后反映堆石坝非线     

高土石坝Hardfill新型抗震加固措施

针对现有土石坝坝顶抗震加固措施存在的一些问题,提出一种利用Hardfill材料对高土石坝进行抗震加固的新措施,并采用极限平衡法和动力有限元时程法,对这种抗震加固措施在高土石坝抗震工程中应用的效果与可行性进行研究。分析该措施对坝体抗滑稳定性、永久变形与材料动强度安全性的改善效果;通过分析大坝的加速度、应力和变形状况,研究Hardfill加固措施是否对大坝存在不利影响。结果表明:Hardfill抗震加固措施对增强坝体的整体稳定性、抑制坝体永久变形有较明显的效果,提高了反滤料和心墙料的动强度安全系数,不会对大坝的运行带来不利影响。     

面板堆石坝三维耦合非线性数值计算

基于发展的堆石料的静动力耦合模型，提出一种可以在加载过程中每一时步进行外荷载和位移的平衡迭代的三维有限元分析方法，一次性完成堆石坝的施工、蓄水、地震等渐近加载过程的数值仿真模拟．应用该方法对公伯峡面板堆石坝进行全过程的数值计算，得到坝体最大沉降为98．7cm，面板峰值动拉应力为5．36MPa；进一步说明计算得到的坝体静动态响应更接近实际情况．     

面板坝中堆石流变对面板应力变形的影响分析

根据所选用的包括流变的堆石本构模型及其反分析得到的参数,以Cethana坝为对象进行三维流变有限元计算,从理论上分析了面板堆石流变对面板的应力和变形的影响,指出堆石的流变对面板的影响是趋于危险的。这种影响是不能忽略的。