龙文[1]2003年在《黑河土石坝应力变形特性研究》文中认为本文结合黑河水利工程130m高心墙坝设计工作需要，对大坝进行了应力变形有限元数值仿真分析。采用二维数值仿真分析研究了心墙填土干容重、心墙坡比及厚度、施工工期等因素变化对坝体应力、变形、孔隙压力的影响程度：采用叁维数值仿真分析研究了大坝在各种工况下的坝体应力变形状态，分析了材料流变性对应力变形的影响程度：利用施工期和竣工期原型观测数据初步对大坝做了反馈分析，确定了坝料的流变参数，再次进行了二维和叁维数值仿真分析，并对两种结果进行了对比。研究成果可对今后的高土石坝设计提供有益的借鉴。 通过上述分析研究，表明黑河大坝在各工况下坝体具有较好的应力变形状态，不会出现横向裂缝、纵向裂缝及水力劈裂。研究表明对心墙土料填筑干容重分区采取下部高上部低方案是可行的；心墙坡比采用1：0.2是可行的，但应结合其它因素确定心墙坡比；施工工期对坝体应力变形及孔隙压力影响甚微，故可采取最短的施工工期27个月。材料的流变性对坝体变形影响很大，在数值分析中应计入这种影响。对大坝利用原型观测数据进行反馈分析是必要的。对于狭窄河谷中的土石坝进行叁维数值仿真分析比二维分析具有更大的优越性。
党少英[2]2006年在《金盆水库大坝叁维有限元计算及原型观测资料分析和预测》文中提出金盆水利枢纽工程属大(2)型Ⅱ等工程，由粘土心墙砂砾石坝、左岸泄洪洞、右岸溢洪洞及引水洞、坝后电站等建筑物组成。本文以金盆水利枢纽的粘土心墙坝为研究对象，通过对大坝的叁维有限元计算、原型观测成果分析、观测成果与理论计算结果的对比分析，以及对观测数据的灰色建模分析、预报，得到相关结论，为大坝的安全运行提供了一定的依据。 本课题在分析实际工程的基础上，采用ANSYS软件计算了金盆水利枢纽大坝在施工期和蓄水期两种工况下的应力和变形，计算中坝体材料均按非线性材料考虑，计算模型采用E-B模型，坝体与心墙间采用接触单元模拟。并选取了两个典型剖面(0+088m，0+225m)的计算结果进行了分析。计算结果表明坝体变形规律合理，变形量适中，在一般工程经验值范围内；大、小主应力最大值均出现在心墙底部附近，未出现拉应力。 原型观测成果分析分为统计分析和建模分析两种。统计分析主要采用对比法、特征值统计法、作图法和经验类比法，分析了各个观测量的量值、变化趋势、变化规律以及各个观测量之间的相关关系和相关程度等，结果表明坝体的变形正常，运行良好。建模分析采用灰色系统理论，通过编程计算，建立大坝特征量的灰色代数曲线预测模型，并对相关值进行预测，模型精度均比较高，各测点的预测模型完全可以用于大坝沉降最大值的预测。最后，对有限元计算结果和实测结果进行对比分析，得出两者的结果差别不大，说明有限元计算可靠、正确。 本文的研究方法及研究成果，对该工程的运行具有重要的指导意义，而且对类似工程也具有重要的参考价值。
何敏[3]2007年在《西安市黑河心墙土石坝安全监测资料分析与稳定性评价研究》文中研究指明高心墙土石坝的安全性评价问题涉及到土坝的变形与渗流规律及其失稳标准的确定,是当前土力学研究的热点与难点之一,传统评价方法利用原位观测资料直接类比分析评价大坝的安全性态。由于土石坝受施工过程中施工工艺、施工方法和施工质量以及运行期运行环境和管理方法的影响,土石坝的实际的土体参数与原参数产生一定的差别,以此作为土石坝安全性评价的基础,势必会造成难以估计的失误。因此,有必要利用实测资料对大坝的土体参数进行反演分析,得到大坝较真实的力学参数,并在此基础上对大坝做出科学全面的安全性评价。本文利用黑河大坝较全面的应力、变形与渗流实测资料进行多方法的系统分析研究:首先对大坝监测资料进行时序与空间相关性分析,得到了大坝的变形、应力、渗流规律,在此基础上对大坝安全性态作出定性分析;然后应用跟踪施工与运行过程的叁维有限元仿真反分析模型,反演分析了大坝的力学参数,在此基础上,提出了黑河大坝的安全稳定性评价标准,并进行有限元正分析,再现大坝不同时期的应力、变形、渗流状态,对大坝安全稳定性态进行科学的定量分析,重点分析了坝体心墙产生裂缝的可能性、大坝坝料的渗透稳定性、坝坡稳定性这叁大问题。本文主要研究成果:(1)根据监测资料的时序与空间相关性特点,分析了坝体变形、应力、渗流规律并对其给出了合理的解释。在此基础上利用前人和本文提出的方法,选取合理的标准,对大坝变形是否稳定、渗流是否趋于稳定做出了评价。(2)在大型通用有限元程序ABAQUS的基础上,开发了邓肯-张E-B模型及湿化变形计算子程序,并利用该程序进行了黑河土石坝分层填筑及蓄水过程中的坝体应力变形与固结分析。(3)根据黑河大坝实测资料规律性分析,建立了大坝变形量与荷载之间的对应关系,提出了大坝全过程应力变形反演分析方法,实现了大坝施工期、运行期全过程反演,得到了大坝材料的主要邓肯模型参数、蓄水前心墙渗透系数及湿化变形参数。并基于饱和稳定渗流分析方法,依据实测渗流资料,反演得到大坝蓄水渗流趋于稳定后的坝壳料及心墙的渗透系数。(4)利用反演得到的参数进行了大坝施工、运行全过程的大坝叁维有限元固结分析及渗流分析,在此基础上利用前人与本文提出的方法,全面论证了黑河大坝心墙裂缝可能性(拱效应、不均匀沉降、水力劈裂等)、渗透稳定性以及坝坡稳定性叁大关键问题。(5)开发了黑河土石坝安全监测资料分析系统平台,为黑河土石坝监测资料后继处理提供了便利。
海燕[4]2006年在《土石坝坝坡稳定分析的有限元方法研究》文中认为关于土石坝坝坡稳定的分析方法,目前已有许多应用较为广泛的传统方法,但这些方法一般均是基于若干假定或近似条件的半经验半理论的方法,其计算结果的合理性和准确性一直受到工程界的质疑。前人基于有限元应力应变计算结果,已提出了一些进行坝坡稳定分析的方法,但这些方法大部分只能给出定性的分析结果,即使定量分析,也是针对有限个滑弧,通过试算获得最危险滑弧及相应的最小抗滑稳定安全系数。本文以土石坝坝体应力应变的有限元计算结果为基础,研究提出了土石坝坝坡稳定的最危险滑弧自动搜索法。该方法可通过叁种不同的搜索方式,在整个坝坡上进行最危险滑弧的自动搜索,使得土石坝坝坡最危险滑弧及其抗滑稳定最小安全系数的确定更为可靠和准确。针对上述方法,本文编制了相应的Fortran语言程序,从而使得最危险滑弧及其抗滑稳定最小安全系数的分析计算得以在计算机上高效、准确地实现。不难发现,相对于坝坡稳定分析的刚体极限平衡法,本文所提出的方法更合理,相应的分析结果也应更准确。实例应用结果表明,基于本文方法及其程序,分析计算过程简单快捷,可以获得较为合理、准确的土石坝坝坡稳定分析结果。结合较为常用的心墙坝这种土石坝型,本文还运用单因素分析法及正交试验设计方法,进行了上、下游坝壳及心墙土石料E-B本构模型参数对于坝体应力应变及坝坡稳定的敏感性分析。实例分析结果表明,不同部位、不同的模型参数对于坝体应力应变与坝坡稳定的敏感程度是不同的,对坝体应力应变较为敏感的模型参数对坝坡稳定同样具有较显着的敏感性,为使应力变形状态达到较优和确保坝坡稳定,设计上应注意这些敏感性较高的模型参数的选取。本文的研究成果,对土石坝工程的坝坡稳定分析具有重要的应用价值;研究方法和研究思路,对于类似工程的解决具有重要的参考价值。
杨超[5]2018年在《河谷形状对面板堆石坝应力变形特性影响的量化方法研究》文中研究指明我国自1985年至今,在峡谷地区已经建成了数十座高面板堆石坝,积累了丰富的峡谷地区面板堆石坝筑坝经验,但由于面板堆石坝工程的复杂性,相关的设计理论研究仍然滞后于工程实际应用。加强峡谷地区面板堆石坝的设计理论研究、变形特性研究和工程改善应对措施研究,是一项有意义的工作。由于堆石料的岩性、堆石的颗粒级配、堆石的碾压参数和河谷的形状等众多因素同时对坝体的受力变形产生影响,导致峡谷地形对大坝受力变形的影响很难从直接测量的结果中分离出来。有限元法具有分离量化显示河谷形状这一单一因素对大坝受力变形影响的优势,采用有限元法研究河谷形状对面板堆石坝应力变形特性的影响,具有现场试验和模型试验无法比拟的优势。本文结合相关的面板堆石坝设计与有限元计算方法,主要的研究工作如下:系统介绍了我国峡谷地区面板堆石坝的工程实践进展与存在的问题。针对河谷宽高比在描述河谷宽窄时存在的不足,从河谷宽度、河谷边坡、河谷的对称性叁个影响河谷形态的要素出发,给出了新的河谷形状参数来量化描述河谷的形态。采用河谷宽度系数来量化描述河谷的宽窄,采用河谷边坡陡缓系数来量化描述河谷边坡的陡缓,采用河谷非对称系数来量化描述河谷边坡的非对称性。并从河谷地形中面板堆石坝的受力变形特性出发,利用有限元数值计算方法,给出了区分河谷宽窄、河谷边坡陡缓、河谷对称与否的判别标准。基于新提出的河谷形状参数量化研究了河谷地形对面板堆石坝应力变形特性的影响,揭示了峡谷地区堆石坝坝体、面板发生特殊破坏与变形的内在机理。提出了基于河谷地形影响的面板堆石坝工程分类方法,给出河谷形状对面板堆石坝应力变形影响程度的分级标准和河谷形状影响系数G,以量化河谷形状对面板堆石坝应力变形的影响程度,为是否采取工程改善措施消除河谷地形的不利影响提供依据。利用河谷形状参数及面板堆石坝工程分类方法对国内外数十座已建成的面板堆石坝进行了工程分类,进一步验证了本文研究成果的可靠性与实用性。研究了狭窄河谷中面板堆石坝坝体底部应力拱效应的形成机理,堆石体与两岸山体间的不均匀沉降和狭窄的河谷地形是狭窄河谷中形成应力拱效应的两个条件,坝体竖向应力与轴向应力在应力拱的作用下发生的应力重分布是坝体底部产生应力拱效应的内在力学机理。提出了一种可以确定坝体底部应力拱的合理拱轴线的方法,并利用此方法研究了河谷宽度与河谷岸坡对应力拱的影响,为采用工程措施减弱拱效应的不利影响提供了必要的理论支持。陡峭河谷岸坡是导致面板堆石坝面板轴向拉应力增大的主要原因,采用拱形面板堆石坝来减弱峡谷地区面板受到的轴向拉应力,有限元计算结果表明效果良好。根据计算结果,拟推荐拱型面板堆石坝在设计时,其曲率值可以在K(28)7.5?10~(-4)~1?10~(-3)之间选取,坝体向着上游方向上的拱起高度初步定为h?(0.024-0.032)L。研究了倾斜坝基地形下面板堆石坝的静力变形特性与动力反应特性。倾斜坝基地形对面板堆石坝静力的变形特性影响不大,但对面板堆石坝在顺河方向上的最大动位移和最大残余变形的分布规律影响较大。研究了倾斜坝基地形下面板堆石坝的动力破坏模式,大坝的极限抗震能力为0.50g-0.58g。
李胜兵[6]2008年在《考虑各向异性的土石坝应力变形分析》文中研究指明各向异性是土体的重要特性,也是土体材料不同于金属等材料的一个典型特性。随着土石坝工程高度的增加,各向异性特性对坝体的应力变形影响也越来越大。如何正确地在土体本构关系中模拟和反映各向异性影响,建立反映这种特性的工程计算方法,对岩土工程实践有着重要的意义。本文首先介绍了各向异性的基本理论,详细地阐述了土体各向异性的发展状况;其次,对土体柔度矩阵进行推导,解析了各向异性等柔度矩阵的变化过程;最后,在前人试验的基础上,总结土体柔度矩阵的一般规律和各向异性应力变形规律,为建立横观各向同性计算方法和各向异性计算方法奠定了理论基础。基于对土石坝横观各向同性特点的考虑,在经典非线性弹性模型——邓肯E-B模型的基础上,结合前人叁轴试验数据,本文提出一种横观各向同性柔度矩阵的修改方法,并在此基础上编写了横观各向同性有限元计算程序。最后以某心墙堆石坝为背景进行应力变形分析,并与常规邓肯模型计算结果和现有的实测资料进行比较,结果表明,修改的横观各向同性计算方法对于坝体水平位移(填筑期)、竖向位移、小主应力等方面的计算更为精确,初步验证了横观各向同性计算方法的可靠性和有效性。考虑到土体各向异性特性以及横观各向同性计算方法的不完善,本文从柔度矩阵的角度进行分析,对土体各向异性的计算方法进行尝试,建立了一种近似表达土体各向异性的计算方案并编写成有限元计算程序。通过对某心墙堆石坝的应力变形分析,结果表明,修改的各向异性计算程序计算结果的图形分布和数值范围均与实测资料基本相符,较好的反映了坝体的应力变形规律,对工程实践有一定的应用价值。最后,结合各向异性方案计算结果,本文分别从应力变形、拱效应、不均匀沉降等角度对该心墙堆石坝坝体进行了安全性分析,结果表明,坝体内部不会出现裂缝,坝体稳定性良好。
王波[7]2008年在《沥青混凝土心墙土石坝应力与变形FEM分析》文中提出土石坝这一坝型在世界筑坝史上出现较早,是一种经济的坝型,由于该坝型具有施工简单、工序少、造价低、施工速度快、工作可靠,寿命长、对自然条件适应性强,特别是能适应于较差的地质条件等优点,因而被广泛应用于水利水电拦河坝建设中;也是当今世界建造数量最多、体积最大、高度最高的一种坝型。土石坝在建造和运行过程中一般都要发生较大的变形,尤其是地形突变、地质条件差异较大、坝体施工工艺不同或坝段上升高度不同步时,局部会产生过大的变形和应力,当变形和应力超过坝体材料的承受能力时将产生裂缝。因此,在施工前根据设计和施工方案,模拟坝体施工过程,计算出坝体在不同填筑高度的应力和位移等值线,找出施工期和运行期大坝安全的薄弱环节,对科学、合理地安排施工过程具有技术指导意义。因此,本文基于ANSYS软件,实现了沥青混凝土心墙土石坝应力与变形FEM(finite element method)分析。通过分析得到了如下主要结论:(1)利用ANSYS提供的APDL语言开发的E ? B模型,能够灵活的实现有限元分析的数值计算要求,较好的反映了土体的实际特性,符合土石坝的应力及变形规律。(2)采用增量法模拟土石坝的填筑及蓄水过程,能够较好的反映土石坝的加、卸载及土体的拉力破坏、剪切破坏过程,满足数值计算要求,(3)有限元计算结果表明:竣工期、蓄水期的坝体变形及应力分布规律较为合理,反映了大坝的实际变形及应力分布规律,坝体在竣工期和蓄水期的安全性是可以得到保证的。(4)对深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝的整个施工过程和运行期进行的叁维非线性数值模拟,可以为深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝设计提供了一定的科学依据。
王党在[8]2005年在《复合土工膜防渗体在高土石坝中的应用研究》文中认为复合土工膜作为一种新型防渗材料已在水利水电工程中得到了广泛应用,在坝工建设领域,复合土工膜作为防渗体大有取代传统的粘土心墙及粘土斜墙等土石堤、坝防渗体的趋势。然而,由于对复合土工膜的理论研究和应用研究目前还处于初级阶段,因此使得其应用一般还仅限于中低土石坝,在高土石坝中的应用还较少。为此,本文针对复合土工膜防渗体在高土石坝应用中的若干问题进行了系统的研究,并获得了相应的研究成果。 本文通过复合土工膜防渗体在部分高土石坝中的应用实例分析、复合土工膜的老化分析及其防渗效果的算例分析,获得了复合土工膜防渗体用于高土石坝是可行的基本结论。根据渗流计算的基本原理及复合土工膜的渗透机理,提出了考虑复合土工膜正交异性的渗流计算模型。通过对复合土工膜变形机理的分析,提出了可采用邓肯一张E—B模型来近似模拟复合土工膜本构关系的结论,并相应提出了其模型参数的确定方法。基于上述复合土工膜的渗流计算模型及本构模型,开发了高土石坝渗流及应力应变有限元分析软件系统,该系统既适用于复合土工膜防渗体高土石坝,也适用于采用传统防渗体的各种高度土石坝:通过VB语言编程,该系统实现了土石坝渗流和应力应变分析的前处理、计算及后处理叁大模块的界面化、流程化及直观化。然后,通过一个高土石坝应用实例,针对粘土心墙防渗、复合土工膜防渗面板及复合土工膜防渗心墙等叁种坝体防渗方案,运用所开发的软件系统,分别进行了坝体渗流及应力应变有限元分析,对叁种防渗方案的防渗效果及应力应变特征进行了比较、分析,获得了相应的结论。 本文的研究方法及研究成果,不仅对类似工程问题的研究具有重要的参考价值,而且对实际工程具有一定的应用价值。
王国强[9]2005年在《芭蕉河一级混凝土面板堆石坝叁维有限元分析与施工特点》文中研究说明随着近年来混凝土面板堆石坝在我国兴建数目的增加,设计和施工水平也随之不断改进,一些新的设计和施工方法不断涌现,使得面板坝的推广更上了一个台阶,其中挤压式边墙技术自2000年引进以来,由于其具有简化施工工序、为面板提供了一个坚实的支撑、同时提高坝体的导流渡汛安全性等特点,在一些工程中得到了应用,但它作为一种新技术,在理论依据和实际施工中仍存在很多问题需要作进一步的论证。基于此,本文以芭蕉河一级面板堆石坝为例,运用大型通用有限元计算软件ANSYS,计算了坝体及面板在施工期和蓄水期的叁维应力和变形,分析了计算结果,并总结了其在施工、管理中的一些特点,取得了有益的结论。 芭蕉河一级水库采用混凝土面板堆石坝作为挡水建筑物,水库坝址处呈“S”形河道、“V”形窄深河谷、两岸高陡岸坡、施工中采用挤压式边墙固坡技术。文中计算部分以芭蕉河一级挤压式边墙面板堆石坝为主要研究对象,采用大型有限元计算软件ANSYS,并运用其用户可编程特性(UPFs)进行二次开发,实现了广泛用于堆石材料的邓肯-张模型以及中点增量法,并采用ANSYS的点面接触单元模拟面板与边墙的接触,在此基础上计算了坝体及面板在施工期和蓄水期的应力和变形,分析了挤压式边墙对
董建筑, 王瑞骏[10]2004年在《黑河水库初次蓄水大坝湿化变形有限元分析》文中研究指明采用基于邓肯E—B模型的增量有限元法,对黑河水库初次蓄水时大坝的湿化变形进行了计算分析,并与实际观测结果进行了比较。结果表明,所用分析方法合理,所得计算结果接近实际。
参考文献：
[1]. 黑河土石坝应力变形特性研究[D]. 龙文. 西安理工大学. 2003
[2]. 金盆水库大坝叁维有限元计算及原型观测资料分析和预测[D]. 党少英. 西安理工大学. 2006
[3]. 西安市黑河心墙土石坝安全监测资料分析与稳定性评价研究[D]. 何敏. 西安理工大学. 2007
[4]. 土石坝坝坡稳定分析的有限元方法研究[D]. 海燕. 西安理工大学. 2006
[5]. 河谷形状对面板堆石坝应力变形特性影响的量化方法研究[D]. 杨超. 西安理工大学. 2018
[6]. 考虑各向异性的土石坝应力变形分析[D]. 李胜兵. 大连理工大学. 2008
[7]. 沥青混凝土心墙土石坝应力与变形FEM分析[D]. 王波. 内蒙古农业大学. 2008
[8]. 复合土工膜防渗体在高土石坝中的应用研究[D]. 王党在. 西安理工大学. 2005
[9]. 芭蕉河一级混凝土面板堆石坝叁维有限元分析与施工特点[D]. 王国强. 西安理工大学. 2005
[10]. 黑河水库初次蓄水大坝湿化变形有限元分析[J]. 董建筑, 王瑞骏. 水资源与水工程学报. 2004
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