基于随机有限元法的溶蚀坝基系统建坝适应性评价

依托溶蚀地基上建坝的典型工程问题,在研究坝基溶蚀空间展布特征的基础上,建立溶蚀带力学参数随机场模型,采用随机有限元方法研究坝体工作性态的统计特性,评价了溶蚀坝基建坝适应性。采用溶蚀带力学参数随机场模型,等效模拟了空间内溶蚀体的无序分布系统,排除地质统计中线溶蚀率的人为假定,避免了以往确定性分析模型中溶蚀体缺失现象。研究方法和成果亦可以为其他相似复杂地基工程的数值分析提供新的思路和参考。     

复杂地质条件下多结构面对重力坝坝基稳定性的影响及处理

武都重力坝坝基地质条件复杂,发育有断层、层间错动带等多种不利地质构造,且结构面相互交错组合形成多条潜在滑移面,坝基深层抗滑稳定问题突出。为了研究多结构面对坝基深层抗滑稳定的影响及加固处理,结合武都重力坝19#坝段,建立了三维数值模型进行有限元分析。首先,对坝基中各软弱结构面的力学参数进行敏感性分析,研究影响坝基稳定的主要因素,揭示了坝踵处倾向下游的10f2、F31断层对坝基抗滑稳定影响较大,应进行重点加固处理。在该基础上,在断层10f2、F31拟定不同深度的混凝土置换,对断层置换混凝土的深度进行敏感性分析,得出不同置换深度下坝基的超载稳定安全系数。结果表明,断层10f2、F31的置换深约19 m时可以达到良好的加固效果,位移和应力值得到良好的改善,坝基塑性区域明显减小,抗滑稳定安全系数得到明显提高,并满足设计规范要求。研究成果对武都重力坝工程的加固处理提供了重要的科学依据,对类似工程的稳定分析与加固处理具有参考价值。     

基于水平集法的非均质岩石建模及水力压裂传播特性研究

基于水平集法的基本思想,讨论了含有不同类型包裹体分布的岩石的二维和三维有限元建模方法。对于二维有限元模型的建立,考虑了以椭圆形为例的规则包裹体的周期分布、位置及包裹体大小均随机变化的多种情况。建议了包裹体和基岩之间界面的材料特性过渡处理方法。同时给出了含有非规则形状包裹体的建模方法。对于三维有限元模型的建立,则考虑了以任意大小椭球体为例的包裹体分布情况。该种建模方法的优点是对于不同的含有任意分布的包裹体的岩石试件,均可以采用相同的有限元网格,即,材料特性的变化不受有限元网格的制约。该法缺点是增加了计算资源。最后结合基于弥散裂缝模型的水力压裂数值计算方法,模拟了含有不同包裹体分布的岩石试件的水力压裂传播特点。     

玄武岩地区水—岩作用的数值模拟

本文采用数值模拟方法,以热力学平衡原理为基础,定量研究地下水与岩石之间的化学反应变化过程,包括岩石中矿物的溶解、次生矿物沉淀以及水溶液中化学成分的变化,并对江苏省盱眙玄武岩地区进行了水－岩反应模拟分析,结果表明数值模拟计算具有较好的拟合效果。     

青岛崂山路拓宽工程边坡加固稳定性研究

针对青岛崂山路拓宽工程中高陡岩质边坡加固问题,选择典型（C区）坡体,建立数值分析模型,基于强度折减法采用三维快速拉格朗日法（FLAC3D）对该边坡加固前后的稳定性进行了数值模拟。通过对计算边坡稳定性的3种失稳判据进行比较分析,选取特征点位移突变为失稳判据,确定了边坡加固前后安全系数的变化。基于现场实际监测数据,对加固后边坡的稳定状态和加固效果进行评价。对该边坡的数值分析及监测结果分析表明,边坡处于安全状态,加固工程取得了明显的效果。      

基于体应变的强夯加固范围研究

通过数值模拟分析地基的强夯加固效果,把夯后地基土的体应变与工程要求的干密度联系起来,用控制体应变作为评价加固范围的标准。通过对数值模拟及试验数据的分析发现,夯击冲量越大,加固效果越好。相同夯击能可以产生不同加固效果的规律,得出了用夯击冲量替代夯击能作为施工参数的控制标准更为合理的结论。改进了夯锤尺寸影响强夯加固效果的研究方法,分析时固定夯锤厚度比固定夯锤质量更具归一性。研究表明,在土性参数相同的条件下,夯击沉降量仅与单位面积夯击冲量有关,而加固深度不仅与单位面积夯击冲量有关,还与夯锤半径有关。在以控制体应变作为加固范围的评价标准、研究各参数影响规律的基础上,采用量纲分析法得到了加固范围的计算公式,并与工程实例进行对比分析,得到了强夯作用下土的干密度分布特征。所得结论对类似工程具有一定的参考价值。     

沉埋桩加固滑坡体模型试验的三维有限元模拟

为了研究沉埋桩加固滑坡的力学机制,兰州中铁西北研究院完成进行了5组沉埋桩的室内大型物理模型试验。在沉埋桩加固滑坡体的模型试验中,坡体不同部位的桩所受到的推力有显著差别,呈现明显的的空间效应,因此不能等同于平面应变问题。对多组模型试验进行了三维非线性有限元模拟,数值模拟结果与试验数据相近,证明有限元方法可以用于沉埋桩的设计。     

大型倾倒滑移边坡变形治理效果模拟分析

采用ＦＬＡＣ大变形有限元技术对抚顺西露天矿北帮西区Ｗ２００－Ｗ６００倾倒滑移边坡变形机理进行了数值模拟分析，并对采取的抗滑桩加固工程和疏干减压工程效果进行了评价，为边坡整治工程设计提供了技术指导和依据。     

限动碎石垫层在坝基处理中的应用

根据陕西秦岭电厂灰场改造工程应用土工网碎石垫层,处理灰坝坝基的设计与施工方法及原位监测结果,探讨了加筋土加固机理及有关的计算方法,最后对加筋碎石垫层在贮灰场灰坝工程中的应用效果给予评价,得到了一些有益的结论。     

堤坝软土碎石桩复合地基计算参数研究

目前确定碎石桩复合地基参数时,工程界常采用碎石与原状土参数按平面面积占比叠加的简化方法进行计算,对其适用条件较少关注。以卢旺达那巴龙格河二号水电站高土石坝深厚覆盖层软弱地基处理项目为背景,基于PLAXIS有限元平台,对不同面积置换率下含碎石芯软黏土复合试样进行三轴固结排水试验数值模拟,经室内三轴试验验证了数值模拟方案的合理性。对软土碎石桩复合地基的桩-土作用机制和土体硬化模型计算参数进行研究,将所获参数应用于坝基的变形分析,并与传统参数叠加法和碎石桩墙法进行对比。结果表明：采用数值复合试样法确定的土石坝软土碎石桩复合地基参数是合理的,在计算复合地基沉降时误差小;传统参数叠加法低估了软土碎石桩复合地基的沉降,仅适用于低应力水平、高面积置换率的情况,并且会高估复合地基的强度参数。采用数值复合试样法参数对坝基变形的二维有限元分析表明,根据坝体高度不同采取不同置换率的碎石桩分区加固地基的优化方案是可行的。     

三峡左厂抗滑稳定性影响的有限元分析

根据实际产状建立了包含41条长大结构面及5条断层的三峡大坝左厂3号坝段和4号坝段联合作用的三维有限元模型,研究了左厂4号坝段对3号坝段深层抗滑稳定安全系数的影响。提出了一个基于三维强度折减有限元法计算结果确定坝基稳定安全系数的实用判定方法,该方法物理意义明确。分析结果表明,4号坝段对提高3号坝段的安全系数有一定的帮忙作用,但作用不大。     

主震和余震联合作用下复杂地基上重力坝的稳定性分析

大地震主震发生之后通常伴随强余震,多次余震下大坝的结构损伤破坏累积效应明显。为了解复杂地基上重力坝在主、余地震联合作用下的变形和稳定性,以紧邻汶川地震震中的某大型水利工程重力坝典型坝段A#坝段为研究对象进行研究分析。首先,仅考虑主震作用的影响,采用拟静力法模拟地震主震荷载,运用地质力学模型试验方法,研究主震作用下A#坝段坝与地基的变形特征和模型最终破坏形态;再考虑主、余地震联合作用的影响,采用动力法（即时程分析法）基于ANSYS有限元软件进行计算。研究结果表明,主震作用下模型试验与有限元计算结果基本一致,坝与地基均发生了大变形,且通过模型试验得到了A#坝段最终破坏形态;在主、余地震联合作用下,A#坝段坝与地基的变形的累积增加效应明显,变位特征值比主震作用下明显增大,其坝体最大变形处（坝顶）变位值增幅约为37%,对坝与地基稳定性影响较大。因此,对位于地震高发带复杂地基上的重力坝,应考虑主、余地震联合作用的影响,这样更利于工程的安全。     

基于界面元法的向家坝重力坝深层抗滑稳定分析

重力坝的深层抗滑稳定分析多采用刚体极限平衡分析方法和非线性有限元法,但通常的刚体极限平衡法不能反映坝基岩体渐近失稳过程和破坏的力学机制,非线性有限元法则难以解决坝基中软弱结构面位移不连续问题。结合向家坝工程,建立了泄④坝段的计算模型,采用界面元法进行了大坝深层抗滑稳定分析,给出了坝基中破坏区的范围和分布,以及坝基的渐进破坏过程和可能滑体的抗滑稳定安全系数等成果,为坝基处理措施提供了重要的技术参考依据。研究结果表明,所建立的分析方法可以自然描述坝基岩体各种介质的错动、张开和滑移等不连续变形的特征,可用于重力坝坝基的深层抗滑稳定 分析。     

地下连续墙在深厚覆盖层地基处理中的适宜性研究

西南山区河谷广泛分布有深厚覆盖层,它们不但制约水电坝址的选择,同时也给水工建筑的设计和基础处理带来困难,传统沉井方法在深厚覆盖层地基处理中的问题日渐突出.本文从地下连续墙结构构成、受力、施工技术等角度对地下连续墙方案进行了综合研究,在地基岩土体工程地质条件清楚认识的基础上,充分考虑了地下连续墙受力特征,采用三维有限元方法,分析了坝体整体结构及地下连续墙复合挡土墙体系在各种工况下的受力变形特点.结果表明,地下连续墙结构充分调动了墙体和土体的相互作用效应,连续墙体的受力状况可满足建筑物的安全要求,是深厚覆盖层中地基处理的一种有效方法.地下连续墙的变形和内力受到剪力墙的接头形式和接触面强度的控制,在施工过程必须进行有效的控制.     

湖口县双钟圩堤滑塌灾害综合物探调查效果及地质原因分析

本文在简单介绍地质雷达与高密度电法的工作原理及被查堤坝的地球物理参数特征的基础上 ,对湖口县双钟圩堤综合物探调查资料作了详细的分析解释 ,说明了综合物探方法在探查堤防工程隐患的实用效果 ;从探测结果与坝基的工程地质条件出发 ,着重阐明了该堤滑塌的地质原因与诱因 ;同时提出了对该堤的处理方法和目前正在带病运行的堤坝进行检测方法和必要性。     

小湾拱坝坝基开挖卸荷松弛效应的有限元分析

针对小湾拱坝坝基开挖中出现的卸荷松弛问题,采用三维非线性有限元法对卸荷松弛效应进行了评价。通过松弛方案与未松弛方案计算,对小湾拱坝的应力和位移、屈服区分布以及坝基浅部关键截面的抗剪安全度、点安全度等方面进行了比较分析。研究结果表明,建基面地基松弛后,主要影响低高程局部区域的变形和应力,对拱坝整体变形和应力分布的影响很小;地基松弛后,拱冠梁建基面（953 m高程）坝踵处第一主应力有所增大,坝趾处第三主应力有所减小;拱冠处梁的作用减弱,拱冠梁处距坝踵20 m范围的点安全系数也略有降低;原设计方案在未松弛情况下基本可以满足《混凝土拱坝设计规范》关于建基面抗剪（断）安全系数的要求;坝基松弛后,抗剪（断）安全系数降低明显,与规范规定的要求相差较大,需采取适当的工程措施。该研究成果已为设计决策提供了依据。     

黏-弹性人工边界在双江口土石坝动力分析中的应用

应用黏-弹性人工边界于双江口土石坝的动力响应分析中,考察了黏-弹性人工边界及地基辐射阻尼效应对土石坝动力响应的影响程度。计算果表明,该方法比传统的固定边界无质量地基下的大坝加速度动响应结果降低了15%~30%,在土石坝的动力响应分析中应当予以重视。     

Effect of a shear seam in the foundation of Karjan Dam

The use of the limit equilibrium method for the analysis of a dam foundation with a weak shear seam has many limitations. There is further uncertainty in such an analysis by this method when the seam is intercepted by a concrete key. The finite element method is the best alternative means of analysing such problems. In this paper, the finite element analysis of the Karjan Dam (India) foundation, which has a shear seam, is presented with and without the foundation treatment (i.e. the concrete key). The seam is simulated by joint elements. It has been found that a concrete key located near the toe of the dam significantly improves the stability of the foundation.     

基于Bayes融合理论的某坝段帷幕体防渗效果评价

坝基帷幕体的防渗性能及其时效可由传感器采集到的地下水宏观动态反映出来,而在异类多个传感器数据融合的过程中,常常出现各个评价指标不一致的现象。为消除这种现象,采用Bayes融合方法,首先验证各个传感器的可靠程度,确立正确的关系矩阵,然后将各传感器的可靠程度模糊化,进而给出各传感器的综合支持程度指标,最后给出融合结果。将其应用于某坝13坝段帷幕体防渗效果分析,结果较为符合规律。经分析知,2003－2008年间帷幕体防渗效果呈现了阶段性衰减,其中2005年和2008年为该坝段帷幕体防渗性能的相对明显衰减时期。建议加强监测,为必要时采取工程措施提供依据。     

湿陷性黄土地基综合处理新技术的现场试验与效果分析

针对湿陷性黄土地区的铁路、公路路基及堤基浸水湿陷的工程问题,在业已提出的处理方法（IDITI）,即浅层阻水、浅层排水、浅层防水、封闭截水、深层导水的基础上,首先进行了湿陷性黄土地基处理的现场浸水试验。试验表明,浸水后探井不同深度采取土样的含水量变化小,IDITI法具有明显的阻水、排水效果。其次,用数值分析方法模拟了连续多日强降雨情况下经处理后地基的渗流场,围封处理范围内地基土体的含水量增长较小。验证了IDITI法抑制湿度增长,利用天然土承载能力,处理湿陷性黄土地基的可行性。