基于空间差异的沥青混凝土心墙水力劈裂数值模拟分析

水力劈裂是心墙土石坝设计研究中的关键性问题。文章以辽宁省拟建的双龙水电站沥青混凝土心墙为对象,利用考虑空间差异的随机有限元计算结果,对沥青混凝土心墙水力劈裂问题进行深入研究和分析。结果均显示,心墙不会发生水力劈裂,但是心墙的上部更容易发生水力劈裂,是施工质量控制的关键部位。     

沥青混凝土心墙坝水力劈裂发生机理及分析

土质心墙坝的水力劈裂问题对土石坝安全的影响已引起工程界的高度重视。本文分析了沥青混凝土心墙发生水力劈裂的机理,提出心墙碾压施工"松塔效应"产生的水平缝和沥青混凝土的低透水性是发生水力劈裂的重要物质条件,而过渡料与心墙相互作用产生的"拱效应"及强大的"水楔"作用是发生水力劈裂的力学条件。通过实例分析证明沥青混凝土防渗心墙与土质心墙一样也存在水力劈裂的风险,需引起水利界的高度重视,对于高沥青混凝土心墙坝应审慎研究并评价心墙的防渗安全可靠性。分析结果对沥青混凝土心墙坝的设计与施工有一定参考意义。     

碾压式沥青混凝土心墙坝三维静动力数值模拟研究

为研究碾压式沥青混凝土心墙坝施工及运行期的受力特性,以新疆某水利枢纽工程为例,采用非线性邓肯-张E-B模型进行大坝三维有限元静力计算,采用等效线性粘弹性模型进行大坝三维有限元动力计算,采用三维等价结点力法研究坝体地震永久变形,主要研究坝体在静动力条件下坝体和防渗体的应力、变形以及基座与心墙的相对位移。结果表明,静力条件下,坝体最大沉降约占坝高的0. 27%,蓄水后心墙最大压应力较竣工期减少约14. 2%,蓄水后心墙顺河向最大位移较竣工期增大约2. 6倍、沿坝轴线方向减小约13. 3%;动力条件下,坝体地震沉降约占坝高的0. 09%,地震发生时坝体最大横断面心墙出现拉应力,其值约为最大压应力的9. 5%,地震结束后心墙最大压应力减小约16. 7%,未出现拉应力,地震后坝体顺河向发生永久位移,心墙最大压应力较地震前增大1. 9%,心墙顺河向最大位移较地震前增大约15. 4%、沿坝轴线方向减小约11. 5%。     

浇筑式沥青混凝土心墙坝施工控制

当前水利工程建设当中,防渗设计是最为关键的工作之一,是决定工程质量的重要因素。浇筑式沥青混凝土心墙坝的应用,为防渗施工的开展奠定了基础,是保障工程防渗能力的一种良好施工方式。与此同时,浇筑式沥青混凝土心墙坝的塑性与柔性较好,当坝体出现沉陷和变形时能够保障其稳定性,避免坝体中出现裂缝。因此,应该控制其施工的关键点,以提升坝体工程质量。文章通过分析沥青混凝土心墙防渗体设计方案,研究浇筑式沥青混凝土心墙坝施工控制要点,为施工工作提供参考与建议。     

新疆托帕水库沥青混凝土心墙坝应力变形分析

采用三维非线性有限元软件,用邓肯E-B模型作为坝体及心墙的本构模型,根据心墙模型参数室内三轴试验结果,对托帕沥青混凝土心墙堆石坝进行应力变形分析,模拟大坝施工和蓄水过程,分析坝体沉降过程及心墙水力劈裂可能性。结果表明：坝体在竣工期最大沉降值为26.8 cm,现场监测最大沉降为20.5 cm,计算模型准确;预测蓄水期坝体的沉降为27.6 cm,其占最大坝高0.45%,小于1%,坝体沉降符合规范要求;心墙与上、下游过渡料之间变形不协调,最大沉降差分别为5.4 mm和7.3 mm,导致内部存在拱效应,但其上游面最小主应力大于水压力,其发生水力劈裂的可能性极小。     

沥青混凝土心墙坝：提高生产力，加快施工速度

本文讨论了沥青混凝土心墙的概念，最近挪威做了一项研究，意在提高大坝沥青部分的生产效率，加快施工速度。     

金佛山沥青混凝土心墙坝坝坡稳定性有限元分析

针对重庆市金佛山水利工程沥青混凝土心墙堆石坝,采用有限元强度折减法,研究了上、下游坝坡在竣工期、蓄水期及水位骤降等不同工况下的稳定性。结果显示,在竣工期、蓄水期和水位骤降期的坝坡安全系数均符合规范要求。与极限平衡分析方法相比,强度折减法在滑弧面及塑性区的分析中弥补了极限平衡法中无法准确确定滑动面具体位置及滑体大小的缺陷,但是强度折减法计算结果偏安全,因此将两种方法结合进行稳定性分析,结果更为客观。     

ANSYS在沥青混凝土心墙坝渗流分析中的应用

针对有限元软件在沥青混凝土心墙坝渗流场分析中的应用进行了研究。沥青混凝土结构以其极佳的防渗性能、良好的自适应变形能力等优势,被越来越多的工程所采用,而渗流稳定一直以来都被认为是影响土石坝安全运行的主要控制因素。结合工程实例,应用有限元软件对沥青混凝土心墙坝的渗流场进行分析,对其渗流稳定情况进行计算。实例应用表明,将ANSYS有限元软件应用于沥青混凝土心墙坝的渗流场分析,能较直观、快速、真实地反映坝体渗流场的实际运行情况,有较强的工程实用价值。     

深厚覆盖层上沥青混凝土心墙土石坝的应力变形特征

由于深厚覆盖层具有一定的可压缩性,修建在其上的沥青混凝土心墙坝坝体会发生沉降,且最大沉降位于距坝顶2/3坝高处;受坝体的影响,坝基深厚覆盖层也会向上、下游发生水平位移;沥青混凝土心墙存在明显的应力拱效应,蓄水后减弱.以在120 m深覆盖层上修建坝高100 m沥青混凝土心墙坝的有限元分析为例,探讨了沥青混凝土心墙上石坝在深厚覆盖层上的应力变形特性.     

库什塔依水电站工程沥青混凝土心墙坝设计

全面介绍了库什塔依水电站工程沥青混凝土心墙坝的坝体轮廓设计、心墙设计、过渡层设计、坝壳料设计和坝基处理设计,可为高寒地区类似工程提供参考。     

阿勒泰市乌拉斯特水库沥青混凝土心墙堆石坝

阿勒泰市处于高寒地区,冬季漫长,施工工期比较短,新建一座水库一般需要3年时间完工;而沥青混凝土心墙坝可在较低温度下施工,施工期较长,对坝基坝体变形适应性强,心墙自愈能力好。本文以乌拉斯特水库为例,介绍了其混凝土心墙堆石坝的坝体分区、防渗体结构设计、沥青混凝土与基础和岸坡的连接、沥青混凝土心墙配合比设计和坝肩及坝肩防渗处理,供同类工程参考。     

石门水电站沥青混凝土心墙坝安全监测设计

介绍了呼图壁河石门水电站沥青混凝土心墙坝原型观测监测重点、监测项目、监测方法、仪器布置、安装埋设等设计成果,并对监测资料进行了初步分析,就实施中存在的问题提出了处理建议。     

空间差异性下沥青混凝土心墙坝应力与变形的随机有限元分析

以往沥青混凝土心墙坝有限元分析通常采用筑坝材料的设计值进行计算,但实际施工质量的不确定性,使得筑坝材料在空间上表现出差异性。在考虑坝体与覆盖层材料空间差异性的情况下,提出了基于随机有限元沥青混凝土心墙坝应力、变形不确定性的分析方法。利用蒙特卡罗方法,得到了沥青混凝土心墙坝应力、变形的分布规律,并与设计工况下的有限元结果对比,确定考虑空间差异性对坝体与心墙应力、变形的影响以及应力、变形的超标概率。经分析发现:采用确定性的分析方法会有50%的可能性低估坝体最大沉降;43%的可能性低估坝体大主应力最大值;空间差异性下心墙不同位置处的沉降均有50%的超标概率,并且其下部的主应力超标概率会更大。分析成果可为大坝安全分析与设计优化提供依据,也为大坝的精细有限元分析提供了新的途径。     

碾压式沥青混凝土心墙工程特性研究现状与对策

沥青混凝土由于良好的防渗性能与变形适应性,在土石坝中得到了越来越广泛的应用,其工程特性有别于常规混凝土与一般岩土体,包括温度敏感性、耐久性、抗震特性、抗水力劈裂特性等。为突破沥青混凝土心墙坝150m坝高的技术瓶颈,解决深厚覆盖层、高寒、强震等条件下直接修建高沥青混凝土心墙坝的筑坝技术难题,消除热沥青施工引起的环境污染问题,长江科学院自20世纪90年代开始,对三峡茅坪溪防护坝、黄金坪水电站、拉洛水利枢纽工程及Karot水电站等沥青混凝土心墙进行了系统研究,研制了静力、动力、蠕变三轴温控装置,并很好地应用到科研,在碾压式沥青混凝土心墙工程特性方面取得了大量成果。在总结水工沥青混凝土国内外的研究现状的基础上,重点讨论了碾压式沥青混凝土心墙的5个关键问题,以及长江科学院在沥青混凝土方面的研究进展与成果,可为类似复杂条件下沥青混凝土心墙堆石坝的设计、施工及运行管理提供依据。     

沥青混凝土心墙高坝应力应变特性初探

研究百米级浇筑式与碾压式沥青混凝土心墙坝的应力应变性态对沥青混凝土心墙高坝发展具 有重要意义。通过平面有限元分析表明:大坝的应力应变性态,明显受控于坝体填筑材料的性状,而受 心墙沥青混凝土材料性质影响较小,采用两种心墙材料所得大坝的应力变形规律变化不大。     

某水库沥青混凝土心墙坝有限元计算分析

基于等效线性模型,采用有限元法对在建的某水库沥青混凝土心墙堆石坝进行了理论计算,重点研究了大坝在运行期各工况水位下的渗流,以及施工期、蓄水期大坝的应力变形分布,并将理论计算结果与施工期大坝安全监测资料进行了对比分析,对蓄水期大坝渗流、坝体及心墙应力变形进行了预测分析。分析表明:其施工期的理论计算结果与监测资料基本一致。大坝防渗效果较好,沥青混凝土心墙及防渗帷幕起到了主要的阻水作用。坝体应力变形分布规律较为合理,心墙与过渡料及填筑料间能协调变形,工作性态良好,符合土石坝应力变形规律,为下一步水库蓄水验收及蓄水运行提供了科学依据。     

新疆某碾压式沥青混凝土心墙坝设计

某碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝建在新疆高寒地区,介绍了该沥青混凝土心墙轴线、心墙厚度、过渡层厚度的确定及心墙与坝基防渗体的连接方式,并对其进行了坝体三维有限元应力应变静力分析。结果表明:相对于浇筑式沥青混凝土心墙、土料心墙等坝型,碾压式沥青混凝土心墙坝宜选择较厚的过渡层,以利于心墙施工控制;心墙厚度主要取决于坝体高度和坝壳料可能的变形情况。经综合评价,该坝变形协调性良好,应力分布基本合理,沥青混凝土心墙不会发生水力劈裂和拉裂破坏,坝体结构布局较为合理。