降雨条件下膨胀岩边坡失稳数值模拟研究

为了揭示膨胀岩边坡破坏机理,采用流固耦合的非线性有限元分析方法,对膨胀岩边坡降雨失稳现场试验进行了数值模拟研究,改进了膨胀岩边坡稳定分析技术,使之能考虑膨胀岩的膨胀性、裂隙性,以及非饱和膨胀岩的吸湿软化特性。数值计算结果表明:非饱和膨胀岩的吸湿软化特性是膨胀岩边坡渐进性破坏的主要原因,膨胀性进一步加剧了这种影响;大气影响带膨胀岩的风化和干湿循环影响导致的浅层裂隙,是膨胀岩边坡浅层滑动的根源。     

300m级超高土质心墙坝的长期变形特性研究

 目前国内即将列项修建的 300 m 级高土质心墙坝,在高应力状态下,坝料的长期变形特性对坝体的沉降影响大。为研究 300 m 级超高土质心墙坝的长期变形特性,采用长江科学院九参数幂级数流变本构模型及其试验参数,对 300 m 级高土质心墙坝填筑过程及流变过程进行数值模拟。计算得到的流变位移约为 47 cm 左右,考虑了流变后的变形会更真实反映实际坝体的运行状况。     

输水状态下挖方渠道衬砌干地修复渗控方案

南水北调中线工程运行以来,发挥了巨大社会效益,沿途及京津冀地区对其调水需求日增,渠道停水检修将带来较大风险,因此面临输水状态下渠道衬砌板破坏抢修难题。部分挖方渠道衬砌板下有复杂的渗控措施,输水状态下采用围堰干地抢修渠底和较深部位的渠坡衬砌板时,需解决围堰基坑内外水位差可能带来的基坑内渠坡抗浮和渗透破坏问题。鉴于此,在渠道渗控设计及围堰布置基础上,根据“前堵后排”思想,提出一种围堰基坑“外、中、内”三防线渗控方案,即围堰基坑外围渠基透水管封堵,基坑周边安装水泵抽排。三维渗流场模拟结果表明,该方案可显著降低基坑周边衬砌板下砂垫层内水平渗透比降和基坑涌水量,能保证基坑渗流安全。研究成果可为南水北调中线输水状态下挖方渠道围堰干地抢修提供理论依据和技术支持。     

格栅状搅拌桩复合地基静载试验数值模拟研究

目前关于格栅状搅拌桩复合地基工作性状的研究工作相对较少,对其变形机理不甚了解。在兴隆水利枢纽格栅状搅拌桩复合地基现场载荷试验成果的基础上,考虑桩-土之间的相互接触,建立考虑搅拌桩-土共同作用的三维有限元模型,数值模拟复合地基群桩现场试验的实际加载过程。通过对比口字型群桩试验与数值模拟的P-S曲线,验证了数值方法及参数取值的正确性;分析了桩身轴力、桩间土的竖向应力及桩侧摩阻力等变化规律,研究了桩体与土体的荷载分担过程关系,获得桩身轴力及摩阻力分布规律;根据竖向平衡方程,推导得到平均桩端阻力和侧阻力,研究可为工程设计提供参考。     

高土石围堰复合土工膜防渗三维有限元分析

如何在三维有限元计算中反映复合土工膜的力学特性是亟待解决的技术难题。总结了现有的土工膜数值模拟方法,在三维有限元计算中采用薄膜单元来模拟土工膜,建立了某高65 m的高土石围堰土工膜防渗三维有限元模型,土工膜与上、下游坝料接触部位均设置接触。为模拟施工填筑与蓄水全过程,分别计算了土工膜边界柔性约束与刚性约束2种工况。结果表明:薄膜单元较好地反映了土工膜柔性抗拉材料的力学特性,能适应三维有限元数值模拟中常用的分步填筑施工模拟法,且后处理中能直接展示土工膜的位移、应力云图,具有方便高效的特点;土工膜边界柔性约束位移分布均与刚性约束相同,只是最大主应力及拉应力分布区域略小于刚性约束,计算结果符合土石坝工程的一般规律。     

三峡茅坪溪高沥青混凝土心墙堆石坝运行性状研究

茅坪溪防护坝是三峡工程的副坝,也是目前中国最高的沥青混凝土心墙坝.分析该坝在三峡库水位135 m时的变形规律,据此对坝体填料的参数进行反分析.在此基础上对设计水位175 m时及不同水位下,高沥青混凝土心墙的应力与变形进行非线性有限元数值仿真,并研究沥青混凝土参数取值对心墙运行性状的影响.采用双曲函数与幂函数结合的模式拟合沥青混凝土的三轴蠕变试验曲线,对大坝进行蠕变分析.分析结果表明,考虑蠕变效应,心墙的水平变形与最大主应力将有较大的增加.研究结果同时也表明,不同蓄水过程对心墙性状的影响不大,心墙产生水力劈裂、剪切破坏与挠曲破坏的可能性不大.研究结果可供大坝蓄水计划参考,并为高水头下高沥青混凝土心墙坝的运行提供一定的参考.     

土石坝沥青混凝土心墙水力劈裂研究

结合Finstertal坝的运行资料和室内三轴试验结果,分析了沥青混凝土心墙在蓄水运行过程中存在产生水力劈裂的前提条件,主要包括:沥青混凝土的剪胀性以及渗透系数对孔隙率、骨料级配的依赖性;对沥青混凝土进行了室内水力劈裂试验,并对试验资料进行数值计算的结果表明,试件在受拉时形成的局部微小裂缝的诱导下发生了水力劈裂;结论对高沥青混凝土心墙堆石坝建设具有一定的指导意义。     

大岩淌滑坡稳定性研究

大岩淌滑坡的稳定与否直接关系到电站的安全运行 。对其进行了从土样工程特性、计算分析、治理措施等系列研究。在试验基础上结合反演及 地质类比等分析方法提出了强度参数建议值,并经系统计算和可靠度分析,对边坡开挖前后 的稳定性作了定性评价,提出了切实可行的治理方案。     

深厚覆盖层结构面及软弱夹层诊断与定位--以金沙江下游乌东德水电站坝址为例

深厚覆盖层是一种特殊工程地基。其结构松散、岩性不连续、成因类型及岩土体结构组成复杂、物理力学性质呈非均质性分布。深厚覆盖层中的结构面、软弱夹层呈非连续性分布,给分层带来困难,是目前尚未解决的热点工程地质问题。结合乌东德水电站坝址深厚覆盖层分层进行实测试验,依据孔间电磁波Color-CT成像结果,揭示出深厚覆盖层内保存有完好的软弱夹层地质事件证据。以孔间Color-CT成像为研究对象,采用非线性计算岩土体吸收系数,将岩土体结构面进行阈值划分,把不同结构面区域标定出来,最终通过面积、位置参数、形状等特征划分出软弱夹层区域,定位出孔间剖面内软弱夹层个体数量和空间分布。     

三峡深水围堰及防渗墙基坑抽水阶段的数值分析

 主要介绍了三峡工程二期上游围堰在基坑抽水阶段堰体和防渗墙的应力应变分析研究的成果。研究成果表明，围堰在基坑抽水阶段，墙体变形规律正常，并且与现场实测值较接近；在设计正常蓄水位高程85.0 m下，上游墙的最大变位将达到67.4 cm，墙体应力在墙体实测强度范围之内，墙体应力水平小于1.0，表明墙体和堰体是稳定、安全的。