严寒地区某拱坝地基综合变形模量分析

在采用拱梁分载法进行拱坝坝体应力分析时,需要合理确定坝基岩体的变形模量值.但坝基岩体通常是由各种不同类别的岩体构成的,用其中一种类别的岩体变形参数来代替整体或者对所有岩体变形参数进行简单的算术平均都不够精确,因而如何合理确定坝基综合变形模量对拱坝应力分析具有重要的意义.有限元计算拱坝坝基综合变形模量的方法可以求解由多种...     

拱坝地基综合变形模量计算的有限元方法

用拱梁分载法进行拱坝应力分析时,需要合理确定各计算高程坝基岩体的变形模量和泊松比,但是坝基岩体通常是由各种不同岩性的岩石构成的,用其中任何一种岩性岩体的变形参数来代替或者对所有岩体变形参数进行简单的平均都是不合理的,因而正确评价坝基的综合变形模量对拱坝应力分析具有十分重要的现实意义。给出了在最小二乘意义下,利用三维有限元计算拱坝坝基综合变形模量和泊松比的一种方法。该方法可以求解由多种不同岩性的岩体、断层以及软弱夹层等构成的复杂岩体结构等效的变形模量和泊松比,并与相关的理论解进行了比较。比较结果表明,利用该方法来计算等效变形模量和泊松比是可行的。最后应用该方法对锦屏一级拱坝地基的综合变形模量和泊松比进行了计算,应用结果表明,在充分考虑各种地质构造和地基处理措施后,采用该方法计算的地基综合变形模量是合理的。     

杨房沟拱坝坝基综合变形模量分析

采用大型商用软件ANSYS,对杨房沟拱坝可行性研究阶段建基面,模拟各特征高程坝基的风化卸荷分区、主要断层结构面以及坝基开挖,输入相应的变形模量地质建议值,然后在拱端施加单位荷载进行平面有限元计算,得出各特征高程的综合变形模量。该方法较为真实的反映了杨房沟拱坝坝基的实际情况,与粗略的伏格特地基模型相比,是一大进步。     

复杂岩基上的拱坝多拱多梁法应力分析

多拱多梁法（试载法）是拱坝应力体魄 主要方法，其中坝基变形常采用伏格特公式粗略计算。为提高地基变形的计算精度在对含有许多软弱夹层复杂地基的双曲拱坝的试载法应力分析中，除了采用伏格特公式外，还采用三维有限元法计算坝基变形，并对坝基软弱夹层处理前后的坝体应力和位移进行比较。计算成果表明，采用有限元法计算坝基变形是必要的，对软弱夹层进行处理有利于减小坝体位移和应力。     

溪洛渡水电站坝基固结灌浆试验检测

在溪洛渡水电站坝基固结灌浆试验检测中，使用超声波、井径、密度测井、钻孔变形模量测试及全孔壁电视成像等多种测试方法以综合评价灌浆效果。建立了钻孔变形模量与原位声波速度的相关关系，定量给出了灌浆后变形模量指标，为坝基固结灌浆施工设计提供参数。     

反滤层对高心墙堆石坝拱效应影响研究

心墙与坝壳间不均匀沉降可导致心墙内产生拱效应,反滤层变形模量高于相邻的心墙料及过渡料致使拱效应强烈,分析心墙拱效应并通过合理措施降低其影响极为重要。以某心墙堆石坝为例,采用有限元法计算了反滤料变形模量及反滤层新结构对坝体应力应变及心墙拱效应的影响。计算结果表明:采用低变形模量反滤料或在反滤层内分级填筑高塑性黏土,均可增加反滤层沉降,有效减小沉降差,削减拱效应。心墙的沉降差、应力变化率、拱效应强弱呈现较高的一致性,皆在1/2坝高附近最大。拱效应系数最小值随反滤料变形模量降低而增大。内部填筑黏土可使反滤料最大沉降增加0.47 m,使心墙拱效应系数最小值提升至0.683,相当于反滤料变形模量降低25%时的模拟结果。因施工时难以获取低变形模量反滤材料,故提出的反滤层改善结构具有较高的工程应用价值。     

拉西瓦拱坝建基面的模糊评判

拱坝是一个复杂的超静定结构，其建基面选择长期处于按风化程度定性决定的阶段。鉴定地建基面在工程中的重要性以及影响因素的复杂怀，本文以拉西瓦工程为背景。在对近坝基岩体风化、卸荷、变形特怀入研究的基础上，通过岩本质量对坝体应力。有的敏感性分析，提出对不同坝段基础岩体极限变形模量的要求，并在确保坝体应力、变形、稳定的要求和数值计算的基础上采用模糊评判方法对拱南建基面优化进行了探讨     

特定地质条件下水库蓄水坝基变形特征分析

坝基产生抬升变形成因复杂,受蓄水条件、地质结构及水工建筑分布形式等因素影响,其变形机理仍需进一步研究。基于流固耦合理论,以江垭大坝水文地质条件为典型建立数值分析模型,研究特定地质条件下坝基不同岩层变形模量、渗透系数及不同蓄水条件对坝基抬升变形的影响。研究结果表明:坝基岩体变形模量足够大时,坝基不会产生抬升变形,坝基岩体变形模量越小,抬升变形越大,抬升变形范围越大;坝基下存在相对隔水层的条件下,坝基会产生一定程度的抬升变形,坝基不同渗透系数岩层组合方式不同,抬升变形大小及分布范围也不相同;水库水位降低使得坝基及河床抬升变形减小,当水库水位大于临界水位时,坝基及下游河床将产生抬升变形,反之,坝基及下游河床不会产生抬升变形。     

堆石坝坝基变形模量试验研究

坝基基础土层的极限承载力、变形模量等工程力学特性是设计和基础开挖中必须解决的重要技术问题.结合山西西龙池下水库坝基覆盖层基础(碎石土)进行了变形模量试验,试验方法为浅层平板静力载荷试验.通过试验,得出了荷载(P)与地基沉降量的关系,并通过计算得到了基础的变形模量.该试验方法的优点是更符合现场的实际变形条件,缺点是历时较长费用较多.     

乌江构皮滩双曲拱坝整体稳定性分析

采用固定网格的结点虚流量法进行构皮滩拱坝坝基三维渗流场分析，建立了拱及坝基的整体三维非线性有限元计算模型，研究了坝体、坝基的变形应力分布规律以及屈服区、开裂区影响范围，并进行了坝体、坝基的整体稳定性分析，对构皮滩拱坝的初步设计方案作出了科学、合理的评价。     

基础约束对拱坝应力影响规律的研究

为了研究不同基础约束对拱坝应力的影响,运用有限元方法模拟分析了基础变形模量Er与坝体变形模量Ec的比值(Er/Ec)分别为0.25,0.5,1和2时的200 m拱坝应力.结果表明Er/Ec越大,坝体主要部位的拉、压应力区的数值也越大.     

基于ANSYS石门坎水电站双曲拱坝三维有限元静力分析

采用大型通用软件ANSYS,对石门坎水电站双曲薄拱坝各工况进行三维有限元静力分析,计算结果表明,坝体应力分布合理,应力水平与同类拱坝相当,基础变形模量在一定范围内上下浮动对坝体应力影响不大,能够适应地基变模在一定范围内的变化。     

特高拱坝体形适应性分析研究

以西北地区某240 m特高拱坝为例,采用拱梁分载法,选择对拱坝体形设计影响较大且具有一定不确定性的参数,即地基综合变形模量、坝体混凝土弹性模量和线膨胀系数等进行敏感性分析,研究拱坝体形设计的合理性和适应性。经体形优化设计调整,对得到的拱坝体形进行关键参数的敏感性分析计算。由计算成果可知,当地基综合变形模量、坝体混凝土弹性模量和线膨胀系数在一定范围内浮动时,坝体应力、位移均满足设计要求,说明拱坝体形适应性较好。此研究方法将影响拱坝设计的不确定因素提前考虑,既可以减轻后续设计阶段体形优化调整的工作量,又可以保证拱坝建成后保持良好的工作状态,对类似工程设计具有重要的参考意义。     

基于质量检测与安全监测数据的补强拱坝弹性模量反馈

针对施工期进行补强加固处理的高拱坝在长期服役后真实材料力学参数是否满足设计要求的问题,本文依托某施工期补强碾压混凝土拱坝工程,首先采用钻孔取芯、大坝弹性波CT及表面波法(SASW)和现场普查相结合的方法进行大坝混凝土质量检测;进而基于变形监测资料对拱坝的实测位移进行定性分析;然后通过建立径向位移统计模型进行定量分析;接着采用正交设计-BP神经网络-数值计算相结合的方法,优化反演坝体和坝基的弹性模量。研究表明:该补强拱坝坝体内部混凝土强度基本在30 MPa以上,反演获得的坝体混凝土弹性模量为30.13～33.30 GPa。虽然该补强大坝拱冠梁处测点变形偏大且存在左、右岸变形不对称的现象,但结合运行期大坝质量检测成果以及参数反演结果,可认为目前补强拱坝运行状态良好,坝体混凝土能满足设计要求。     

特高拱坝建基面岩体选择的工程类比法研究

为确定坝高超过200 m的特高拱坝建基面可利用岩体的选择标准,对国内7座特高拱坝建基岩体的利用情况进行了综合评价,通过工程类比法分析了特高拱坝建基面可利用岩体的选择因素,提出了特高拱坝建基面可利用岩体的选择标准。研究表明,特高拱坝及坝基在荷载作用下的破坏模式为压破坏和剪破坏,要求拱坝建基岩体应具有足够的承载能力、抗变形能力、抗剪切能力以及抗滑稳定性。国内特高拱坝建基面可利用岩体的选择主要是以岩体质量分级为综合评价指标,不同坝基部位可选择不同质量级别的岩体;Ⅱ级岩体是特高拱坝的优良的建基岩体,中部建基面可以有效地利用部分Ⅲ₁级岩体,上部可适当利用Ⅲ₂级岩体;对于特高拱坝坝基,变形模量和黏聚力略大于规范建议值;特高拱坝建基面可利用岩体选择以荷载及应力水平为基础,以拱坝稳定为前提,以变形、强度等力学参数为依据,以岩体质量级别为具体表征,按不同高度分区域进行多因素综合论证和选择。     

锦屏一级水电站煌斑岩脉水泥化学复合灌浆试验研究

 锦屏一级水电站大坝为混凝土拱坝,最大坝高305 m,为目前世界最高拱坝。坝区基础岩体中存在大量煌斑岩脉,对建筑物的稳定性、基础应力传递等极为不利,必须进行稳妥可靠的处理。因仅靠单纯的高压水泥灌浆无法使岩体的变形模量、抗压、抗拉、抗剪强度以及泊松比等物理力学指标达到设计要求,应有针对性地采用化学灌浆方法对煌斑岩脉进行加固处理。为此,采用了高渗透性的YDS环氧材料对风化后的煌斑岩脉进行纯压式灌浆试验,试验结果表明：通过YDS改性环氧浆液的“浸透”“浸渗”加固处理,风化的煌斑岩脉力学性能大幅提高,基本能满足设计的力学指标要求。     

地基弹性模量对拱坝坝体应力的影响研究

为了探究地基弹性模量对拱坝的影响,通过改变地基弹性模量的大小,研究坝体与地基接触部位的应力变化情况。采用ANSYS有限元分析法,建立拱坝整体有限元模型,选取正常蓄水加温度荷载的工况进行计算。结果表明:随着地基弹性模量的增大,坝体与地基相交处的最大主拉应力和最大主压应力均呈逐渐增大的趋势,但两者的变化幅度均逐渐变缓慢。该研究结果可以为拱坝坝址的选取提供一定的参考作用。在距离坝体边缘大于20 m(约为0.14倍坝高)时,地基的弹性模量对拱坝坝体应力应变的影响就会变得很小,这可以为改善坝基地质条件而采取的地基处理范围提供一定参考。     

三河口水库拱坝建基面选择及优化效果验证

针对引汉济渭工程三河口水库拱坝建基岩体,在勘察阶段利用地质钻孔进行了一系列钻孔岩体变形试验和声波测试工作,揭示了基岩变形特征,获得了钻孔岩体变形模量与声波波速的相关关系,建立了主要基于钻孔声波检测的建基面选择标准。据此建议建基面由原来的501 m高程优化到504.5 m高程。该优化方案的合理性已在坝基开挖及其变形监测中得以验证。     

基于MCMC法的混凝土坝坝体坝基变形模量随机反演

针对混凝土坝材料力学参数反演中存在大量不确定性问题,提出了混凝土重力坝坝体弹性模量与坝基变形模量的MCMC随机反演法。将坝体及坝基变形模量参数视为随机变量,基于Bayesian理论,利用无似然函数的马尔可夫链蒙特卡罗方法（Markov chain Monte Carlo (MCMC) without likelihoods）进行随机参数后验分布抽样。通过平稳后的马尔可夫链得到参数后验分布的随机样本,进而得到对应的期望值和标准差。以龙滩高混凝土重力坝为例,结合典型断面的二维平面有限元模型,采用无似然函数的MCMC算法对坝体、坝基变形模量进行了随机反演,得出所需反演参数（坝体弹性模量、坝基变形模量）的分布;分析了坝体、坝基变形模量分布的统计特性与观测值波动之间的关系,得出后验分布变异性与观测值离散性呈正相关关系。