堆石坝加筋坝坡稳定性数值模拟研究

地震作用下堆石坝坝顶堆石的稳定性值得关注。对格栅加筋堆石坝坝坡稳定性的影响进行了数值模拟;用拟静力法模拟水平和竖直向地震动荷载,运用考虑地震荷载的瑞典圆弧滑动法,对坝体整体和坝顶局部区域坝坡稳定性进行了模拟研究;对格栅加筋堆石坝的机理进行了探讨。计算结果表明,加筋可以有效提高坝顶局部区域的抗震性能和坝坡稳定安全系数,且随着格栅加筋层数和格栅抗拉强度的增加,其加筋效果愈加显著。     

从水布垭高面板堆石坝看我国300m级超高面板堆石坝的发展前景

系统地分析了我国300m级超高面板堆石坝建设的可行性及其必要性，以及目前建设300m级超面板堆石坝可能存在的关键技术问题；在全面阐述水布垭面板堆石坝工程所取得的成功经验的基础上，对300m级超面板堆石坝发展前景进行了展望。     

加筋土石坝小型振动台模型试验分析

土石坝振动台模型试验是认识坝体地震破坏过程和检验抗震措施效果的重要手段之一。针对2种坝体材料,利用小型振动台,开展了一系列不同加载工况、不同加筋方式的土石坝小型振动台模型试验。试验结果表明:①2种坝体材料的初始破坏都首先从坝顶开始,表明坝顶是抗震的关键部位,与已有研究成果基本一致;②相同加载条件下,级配较差的碎石料模型坝的抗震性能优于砂砾石料,表明相对于级配,堆石料自身的性质对土石坝抗震性能的影响更大;③由细铁丝网和纱布组成并在坝坡采取包裹处理的复合加筋的抗震措施,抗震效果优于平铺纱布、平铺纱布且在坝坡包裹处理、平铺细铁丝网等的抗震措施。研究成果可供进一步开展土石坝大型振动台模型试验的材料选择、抗震措施设计等参考。     

大型铝土排泥库堆石坝地震动力响应分析∗

排泥库是一种具有高势能的人造泥石流危险源,一旦发生溃坝,将对下游群众生命财产安全造成重大威胁,而地震灾害是尾矿坝事故的第二大元凶.采用ADINA有限元软件建立考虑坝库作用动力响应分析计算模型,探究尾矿泥浆物理性质、排放量和坝体尺寸对排泥库堆石坝的动力响应影响规律.结果 表明,坝顶位移峰值随着尾矿泥浆含水量下降呈近似线性降低规律,含水量在120％～80％下降时,位移峰值的降幅明显增大;随着尾矿泥浆排放高度的增加,坝体加速度减小而位移峰值增加,当尾矿泥浆排放液面高于0.4倍坝高时,坝顶位移峰值增幅变大.随着坝体坡比、坝高、坝顶宽度的增加,坝体的加速度峰值减小,位移峰值增加,当坝体高度大于44 m时,坝顶位移峰值增幅明显增大.研究成果可为排泥库堆石坝动力稳定性分析和抗震设计提供理论指导.     

汶川8．0级地震后中江县水库震害调查与分析

汶川8.0级地震对四川省水库造成了严重的震害和巨大的经济损失.依据德阳市水库地震灾害的现场科学考察资料,对德阳市中江县19座高危险情以上的水库土石坝的震损现象做了初步总结和分析.这些震损水库基本上都建于1950-1980年代,未经抗震设计,典型震害现象包括水库坝顶中部及坝轴线两侧纵向裂缝、坝体纵横向裂缝、大坝沉陷、坝坡滑坡和护坡滑动、坝脚渗漏、水库泄水构筑物震损、防浪墙震裂等震害现象.这说明了对中小型水库土石坝进行抗震设防的必要性,今后应深入研究中小型水库土石坝的震害机制,以指导水库土石坝的抗震设计.     

汶川8.0级地震绵阳市游仙区水库震害调查与分析

5.12汶川特大地震给四川省水库造成了严重的震害和巨大的经济损失。依据绵阳市水库地震灾害的现场科学考察资料,对绵阳市游仙区44座高危险情以上的水库土坝的震损现象做了初步总结和分析。发现这些震损水库基本上都建于1950~1980年,未经抗震设计,典型震害现象包括水库坝顶中部及坝轴线两侧纵向裂缝、坝体纵横向裂缝和坝坡局部滑裂等,并有水库泄水构筑物震损、防浪墙倒塌、上游坡护坡下滑、坝坡挡土墙倒塌等。这说明对小型水库土坝进行抗震设防是必要的,今后应深入研究小型水库土坝的震害机制,以指导水库土坝的抗震设计。     

土石坝高聚物防渗墙离心机振动台模型试验研究∗

为研究高聚物防渗墙的抗震性能,开展了土石坝高聚物防渗墙和混凝土防渗墙离心机振动台模型试验研究。在调幅分别为0.2g和0.4g El-Centro地震波输入条件下,通过对墙体动应力、超孔隙水压力、动土压力、坝体加速度、坝顶沉降等数据的采集分析以及试验后的开挖验证,结果发现:强震下高聚物防渗墙的动应力远小于混凝土防渗墙,与坝体加速度响应较为一致,但对动力的传递作用使得下游坝坡承受较大的水平土压力作用。研究表明高聚物防渗墙具有较好的变形协调性及良好的抗震性能,但选用高聚物防渗墙的土石坝应注意下游坝坡的加固处理。     

高土石坝地震响应特性振动台模型试验与数值模拟

通过大型振动台模型试验,研究了不同幅值、不同频率和不同持时的地震动作用下高土石坝的地震响应特性,分析了高土石坝的地震破坏模式和破坏机理,并采用有限差分程序结合模型试验进行了动力数值模拟。研究结果表明:加速度响应沿坝高存在明显的顶部放大效应;坝坡加速度响应相对于同高程坝体内部呈现表层放大效应;当输入地震波的卓越频率与坝体自振频率接近时,坝体加速度响应更为强烈;坝体地震永久变形需要一定的时间累积,地震动持时对永久变形有较大影响。在振动台模型试验中,坝体破坏首先从坝顶部开始,破坏模式主要表现为坝顶部堆石松动、滚落、坍塌,甚至局部浅层滑动,其主要原因是加速度响应在坝顶部和坝坡表层存在放大效应,以及坝顶堆石围压低、抗剪强度低三个因素的叠加作用,因此,坝顶部是高土石坝抗震设计的关键部位,研究结果可为高土石坝的抗震设计提供参考。     

面板堆石坝地震动最不利输入方向研究

面板堆石坝的抗震研究一般都假定地震动振动方向沿坐标轴主轴方向,不考虑地震动振动方向的不确定性;现行的水工规范对地震动的入射方向也未给出明确规定,工程实践中也无统一标准。以某面板堆石坝为例,采用基于等价黏弹性模型的等效线性分析方法,进行了不同地震动输入方向作用下的地震反应分析,研究比较了24个不同地震动输入方向下面板堆石坝的加速度、动位移和主应力反应。结果说明,在确定的场地波作用下,地震动最不利输入方向并不一定是沿坐标主轴方向;场地波作用下,沿240°方向输入地震动作用时大坝的动力反应最大。在工程设计中不考虑地震动输入方向的计算结果会偏于危险,结论可为类似工程抗震设计提供技术依据与参考。     

混凝土重力坝FRP片材表面加固抗震性能研究

如何提高混凝土重力坝薄弱位置的抗震性能是国内外大坝抗震研究的热点问题。本文基于等价静力非线性方法,采用考虑混凝土细观非均匀特性的混凝土损伤模型,研究FRP片材表面加固大坝薄弱位置的抗震有效性。以2座不同形态的混凝土重力坝A、B为例,分别进行坝踵FRP片材表面加固研究和折坡处FRP片材表面加固研究,分析加固前后坝体的应力状态、裂缝扩展情况和破坏形态。数值模拟结果表明:坝踵处采用FRP片材加固可以很好地增强坝体的抗震性能,有效地抑制裂缝的产生和发展;折坡处采用FRP片材加固在一定程度上可以提高坝体的抗震性能,下游坝身加固与否对提高大坝的抗震性能影响不大。     

某尾矿坝稳定性分析与加固措施

针对某尾矿库堆积坝下游坡出现的水流高位出逸及流砂现象,对该尾矿坝进行了渗流与稳定计算,提出了渗流和稳定评价意见及可行的除险加固方案。研究内容包括:采用先进的三维激光扫描仪对尾矿坝及其附近区域进行大比例尺地形测量,现场测量堆积坝坡及干滩坡比,为数值计算提供基础地形资料;现场取尾矿砂样本,进行室内试验,包括颗粒分析、渗透性和强度参数试验等;根据下游坡出逸点高度进行渗流计算输入参数反分析,获取合理的尾矿砂渗透系数各向异性比例与坝顶垂直入渗流量;对尾矿坝现状与远期规划坝高进行6个工况的渗流与抗滑稳定分析,指出坝体处于滑动失稳临界状态,提出采用辐射井降水的排渗措施。该尾矿库采用辐射井降水后,稳定安全系数提高至1.7以上,坝体下游坡水流高位出逸和流砂管涌现象已基本消除。     

基于DSR‑灰云模型的西北城市抗震韧性评估∗

城市抗震系统是一个复杂的系统,对其进行韧性评估是检验城市系统抗震能力的重要手段。在分析城市抗震系统构成的基础上,结合 DSR 模型,从抗灾因素、承灾因素和恢复因素三方面构建城市系统抗震韧性评估指标体系。为解决指标体系中存在的模糊性、随机性及灰色不确定等复杂问题,引入灰色白化权函数云模型,结合各指标的灰云模型图,计算各指标实际的聚类系数,最后根据最大隶属度原则计算出城市的抗震韧性评估等级。以西北地区 14 座城市为例,验证该方法的可行性和合理性,结果表明：兰州市与武威市的城市抗震韧性等级为Ⅳ级,白银、 天水、张掖、平凉、酒泉、庆阳及定西 7 市的城市抗震韧性等级为Ⅲ级,嘉峪关、金昌、陇南、合作与临夏 5 市的城市抗震韧性等级为Ⅱ级,研究成果可为城市抗震韧性评估提供一种新方法。     

土石坝震损机理及震害影响因素研究

汶川8.0级地震造成主震区四川省境内1997座水库的坝体、溢洪道、输水管、管理房等水利设施不同程度的损毁,不仅无法实现水利功能,而且面临洪水威胁.汶川地震中土石坝典型震害包括裂缝、滑坡、渗漏以及坝体沉陷等.在调查主震区土石坝地震损毁特点的基础上,分析了均质土坝、面板堆石坝、心墙坝等坝型主要震害产生的原因,阐述了影响土石坝震害程度的诸多因素及其作用方式,控制性因素主要有外部因素如场地类别、地震动参数,坝体内部因素如坝料特性、坝型及坝高、坝坡坡率等.     

武都碾压混凝土重力坝抗震分析与安全评价

武都水库是四川省江油市境内的涪江干流上的大(1)型水利工程。汶川8级地震中,武都水库工程紧邻震中区附近,并正处于施工高峰期,大地震对武都水库工程已建和在建的40多个项目均有不同程度的损坏。分别采用水工建筑物抗震设计规范给定的地震动参数值和地震后复核确定的地震动参数值,对武都大坝进行抗震分析与安全性评价。计算表明,当设计设防加速度256cm/s2时,按规范规定的悬臂梁法进行抗震计算时,均满足现行抗震规范的要求。按平面有限元计算时局部拉应力超出规范的允许值,建议挡水坝段下游坝面折坡附近以及溢流坝段在导墙与边墩交接处附近提高混凝土的强度等级。鉴于坝踵、坝址部位局部范围内仍有较大水平的拉应力,建议自建基面的一定高度内应确保混凝土的浇筑质量,以确保大坝的抗震强度安全。     

面板砂砾石坝异常状态渗流计算及稳定分析

运用非饱和土渗流与强度理论,把渗流计算的水力条件用于边坡稳定分析之中,对沟后面板砂砾石坝进行了渗流场分析与边坡稳定计算,得到一些新的结论,可补充以前相关的研究结果。计算结果表明:坝料填筑分离造成的渗透各向异性尽管使浸润线升高,但是由于水平排水能力的提高反而使坝体的孔隙水压力总体上降低,从而也就提高了边坡的抗滑稳定安全性;当顶部面板与坝体脱开并导致异常状态渗流时,坝体顶部有一饱和区并且渗流出逸点很高,但坝体中部仍未饱和,异常状态渗流增加的孔隙水压力有限,对坝坡的抗滑稳定影响也很小,因此,按照最高浸润线的位置确定孔隙水压力进行抗滑稳定计算会导致错误的结果;坝顶异常状态渗流增加的孔隙水压力并不会导致下游坝坡滑动失稳,而坝体顶部渗透破坏会导致局部坍塌,最终发生溃坝事故。     

中山市城区建筑物抗震能力与抗震措施研究

通过对广东省中山市城区建筑物震害预测的分析研究,明确了中山市城区当前建筑物存在的抗震薄弱环节,确定了危旧房屋集中地段的分布,给出了中山市城区建筑物抗震能力综合评价,对重要建筑物的安全程度做出了判断,最后提出了提高建筑物抗震能力的抗震措施。     

考虑流固耦合效应的辽宁葠窝水库溢流坝段抗震性能分析

针对辽宁葠窝水库混凝土重力坝抗震问题,采用耦合的拉格朗日-欧拉有限元分析技术,建立了可考虑库水-坝体-基岩动力耦合效应的典型溢流坝段抗震分析数值模型。模型中,采用等效一致粘弹性边界模拟基岩的人工截断边界;采用混凝土弥散裂缝本构模型模拟混凝土的动力特性。根据烈度与地震动之间的关系,确定了水库坝体抗震设计的输入加速度峰值。据此,分析了在不同季节水位变化条件下坝体地震反应的基本特性。研究表明:完好的辽宁葠窝水库混凝土重力坝溢流坝段能满足8度的抗震设防烈度要求。地震下溢流坝段峰值位移出现在胖坝和瘦坝的坝顶迎水面位置处,胖坝的动位移较瘦坝动位移大。胖坝在闸墩与溢流堰交接处出现了拉应力最大值。有库水条件下,瘦坝峰值拉应力出现在坝趾处,无库水条件下,瘦坝最大拉应力出现在溢流堰与闸墩交接处。     

高土石坝震害与抗震措施评述

目前,我国西部地区正建或拟建一大批高土石坝,这些高坝都位于地震高烈度区,做好抗震设计非常重要。本文总结了地震荷载作用下土石坝常见的几种破坏形式,包括地震永久变形、滑坡失稳、液化、防渗体破坏、次生破坏;针对这些破坏形式,总结了地震高烈度区高土石坝的抗震措施,包括预留超高、坡脚压重、坝顶加固、抗液化措施、防渗体处理等;提出了现阶段高土石坝抗震的计算方法和抗震措施存在的缺点和不足,并对我国今后的高土石坝抗震稳定研究提出了建议。     

应用于堆石坝的弹塑性模型与亚塑性模型的理论对比分析

未来的超高面板堆石坝的设计与施工将以变形控制为核心,面板堆石坝的变形与堆石体的材料密切相关,然而,堆石体的材料是一种典型的非线弹性材料,因此选取能够准确反映堆石体应力和变形关系的本构模型将是解决坝体变形的有效措施之一。在广泛阅读国内外相关文献的基础上,选取在经典弹塑性理论与亚塑性理论中具有一定代表性的沈珠江双屈服面弹塑性模型与Gu—dehus—Buaer亚塑性模型进行系统的理论分析与对比,为堆石体材料应力应变分析模型的选取提供理论依据。     

高拱坝强震开裂及气幕隔震效果研究

为了研究不同地震强度下气幕的隔震及防裂效果,在气幕隔震控制的气-液-固三相耦合数值模型中考虑了坝体混凝土的开裂行为,以某300m级高拱坝为研究对象,在坝基底部输入3种不同强度的地震波,采用有限元法分别模拟坝体含气幕及无气幕工况下的动力响应。结果表明,气幕可以显著降低拱坝上游坝面的动水压力及加速度响应,并使坝体开裂范围减小;随着地震强度的增大,气幕对动水压力和坝体加速度的削减作用均有所增加;气幕厚度为1m时,上游坝面动水压力极值削减幅度超过70%,上游坝面坝顶拱冠梁处加速度极值削减幅度超过50%。