拱坝坝肩岩体动力稳定性分析研究方法简述

高拱坝坝肩岩体动力稳定性分析是高拱坝抗震研究的主要内容之一。从高拱坝的抗震设防标准及动力稳定安全判定准则、坝肩岩体的结构和动力特性、坝肩岩体动力稳定性分析的刚体极限平衡法、离散元法、刚体弹簧元法、拉格朗日不连续变形分析方法、数值流形方法、随机理论与方法等方面对高拱坝坝肩岩体动力稳定性分析的理论和方法进行系统的归纳和总结,并介绍了各方面的最新进展。可以看出,为满足高拱坝建设实践的需要,应对高拱坝坝肩岩体动力稳定性分析的理论和方法进行更深入的研究。     

拱坝坝肩三维稳定可靠度分析

以随机块体理论为基础,建立了拱坝坝肩三维稳定可靠度分析的计算模型,推导了用全概率法分析其可靠度的基本公式,研制的电算程序用于实际工程,得到了比较合理的计算结果,验证了本方法的可行和实用性。     

用双面投影法分析隔河岩拱坝右坝肩岩体的稳定性

作者应用双面投影法对这一问题作了分析,求出了岩体滑移类型和抗滑稳定性安全系数,并用矢量代数法验证,成果相近。分析计算表明,双面投影法对工程地质工作者预测岩体滑移类型,定量评价岩体稳定性,提高勘察水平,具有一定意义。     

拱坝联合坝肩岩体三维计算模型构建

坝址区复杂的地质条件与岩体力学环境变化,直接影响坝肩岩体抗滑稳定及拱坝的安全。我国西南乌东德超高拱坝坝址区工程地质条件极为复杂。坝体载荷后,区域内地层岩性、断层构造、岩溶系统、拱座内不连续裂隙等自然地质条件,成为影响坝肩岩体稳定性的主要因素。基于可研阶段地质勘探数据、二维地质剖面和工程设计数据,采用面向对象技术、多种软件协同作业,建立自然地质条件和工程对象的几何模型。构建适用于地应力反演分析,坝体载荷、工程开挖等因素影响下坝肩稳定性分析的三维精细有限元计算模型。该三维模型最大程度地模拟了工程岩体复杂结构,为高拱坝坝肩岩体稳定性综合分析提供良好的基础。计算结果表明:河谷两侧近地表地应力带及河床深部地应力区应力水平与实际量测值接近。坝肩槽开挖完成后,右岸拱肩槽800 m高程附近位移值最大达到12.9 mm。两岸9个可能滑动楔块在不同荷载组合条件下有一定差异,整体上左岸坝肩稳定性强于右岸。组合地震荷载作用下,所有楔块安全系数均大幅下降,但仍具有一定的安全裕度。     

双面投影法在双河拱坝坝肩岩体稳定分析中的应用

赤平极射投影法在地质，工程地质方面的应用越来越广。本文应用赤平极射投影的基本方法，分析了双河拱坝石坝肩岩体稳定性，并用矢量代数法对其进行了验证，结果表明，应用双面投影法分析坝肩岩体的稳定性，简便，直观，成果精度可靠。     

拱坝坝肩侧裂面的面连通率研究

采用窗口法对拱坝坝肩不连续面进行描绘测量,对获取的不连续面的产状和迹长进行取样偏差校正和蒙特卡罗模拟,从而形咸三维空间的不连续面网络模型。据工程要求对网络模型按一定带宽进行切割、投影、计算,由此可得到侧裂结构面的面连通率。在此基础上,可以进行坝肩岩体质量评价,为工程设计提供一定的理论依据。     

单江拱坝右坝肩岩体变形稳定计算分析

用有限元计算了单江拱坝右坝肩岩体的变形,着重分析了断层F1对于坝肩岩体变形的影响。用极限分析方法,计算了断层、层面等结构面切割形成的块体的抗滑稳定安全系数。结果表明,在一定范围内断层F1对于坝肩岩体的变形具有很大的影响,块体不能满足规范规定的抗滑稳定要求,需要加固。并对加固方式提出了建议。     

五嘎冲拱坝坝肩加固效果分析及整体安全度评价

五嘎冲拱坝右岸坝肩由于存在张性裂隙、软弱层以及泥化夹层等地质缺陷,坝肩抗滑稳定不能满足要求而采取加固措施。根据工程最新揭示的地质资料、拱坝结构设计成果以及加固处理措施,建立拱坝–地基整体三维数值模型。采用满足Mohr-Coulomb屈服准则的节理单元,模拟基岩中张性裂隙、软弱夹层、层间泥化夹层等构造。采用非线性有限元法,对加固前后坝基岩体及结构面的变形、屈服区进行对比分析,评价右岸坝肩加固处理措施的有效性,采用水容重超载法分析拱坝坝体和地基岩体的变形以及屈服状态的发展过程,给出加固处理后拱坝–地基系统的整体安全度,结合工程类比,综合评价五嘎冲拱坝的整体安全性。计算成果表明,针对右岸L1张性裂隙所进行的加固处理措施可明显提高右岸坝肩的稳定性,加固效果显著,五嘎冲拱坝坝肩加固处理后超载安全度较高,处于高坝工程的偏上位置。     

白鹤滩水电站拱坝推力对坝肩的影响分析

对于地质条件复杂的高拱坝,坝肩的变形及稳定性对拱坝的受力状态有很大的影响,在研究过程中必须考虑拱坝与坝肩之间的相互作用。为降低三维有限元建模的难度和更好地模拟坝肩复杂的地质构造,分别建立坝肩和拱坝的有限元模型,采用试算迭代的方法考虑二者之间的相互作用;并运用卸荷岩体力学理论的方法分析坝肩岩体开挖卸荷后,在拱坝推力作用下的应力应变情况。结果表明,考虑拱坝推力后坝肩槽上、下游边坡位移变化不大,变幅在1 cm左右;拱坝推力对拱端边坡有比较明显的影响,在推力作用下,边坡向坡内有一定的变形。     

考虑时变影响的拱坝坝肩空间变形场预测

坝肩变形是拱坝坝肩稳定状态的综合反映,在运行期呈小变形变化,监测点测值在空间上具有连续性,同时影响拱坝坝肩变形的各种因素具有时变性。通过融合统计回归和多层递阶方法的特点,建立了反映变形场空间和时变特性的空间时变分析模型。实例分析表明,该模型实用有效,预测精度高。考虑时变影响可以提高拱坝坝肩空间变形场的预测能力,对监控拱坝坝肩的实际工作状况有重要意义。     

拱坝-坝肩三维可视化建模和稳定性分析

拱坝是一种很重要的坝型,具有体型优美、投资省等优点,但是其对坝肩岩体要求很高,因此,为了了解拱坝-坝肩整体安全性状,采用FLAC大变形软件对拱坝-坝肩稳定性进行了三维研究分析。由于FLAC软件前处理有所欠缺,因此采用AUTOCAD和ANSYS联合进行三维地质可视化建模,AUTOCAD用于基本数据信息的处理,ANSYS对基本数据信息进行再加工得到单元模型,然后把单元模型转入到FLAC做数值计算。通过计算分析,得出了有益的结论。     

基于有限元计算的拱坝坝肩稳定、边坡稳定极限平衡分析

在拱坝坝肩稳定、边坡稳定计算中,有限元法是目前考虑因素最全面的数值分析方法,但缺乏明确的稳定安全指标。刚体极限平衡稳定分析法,与拱坝规范相配套,有较成熟的评价标准和广泛的应用实例。本文将有限元成果纳入到刚体极限平衡法体系里,利用其稳定安全系数指标体系,评价拱坝坝肩稳定和边坡稳定,并在锦屏一级拱坝设计中得到成功应用。     

基于地质力学模型试验的锦屏拱坝坝肩加固效果研究

锦屏一级高拱坝最大坝高305 m,是目前在建的世界最高拱坝,其坝址区地质条件复杂,存在断层、蚀变岩脉、层间挤压带、节理裂隙及深部裂缝等各类软弱结构面,坝与地基的整体稳定问题突出。为使坝体达到良好的受力状态,满足拱座的抗滑稳定与变形稳定等要求,工程上采取了大量的加固措施,主要有左坝肩垫座、左右坝肩混凝土网格洞塞置换、刻槽置换、传力洞等。加固处理后,坝肩的整体稳定性以及坝肩坝基的加固效果如何是工程上关心的重要问题。采用两个三维地质力学模型,分别开展了锦屏一级高拱坝在地基未加固和加固两个方案下的坝肩稳定综合法破坏试验研究,对比分析了两个方案下坝与地基的变形分布特性、坝肩坝基失稳的破坏机制和整体稳定安全度。结果表明：坝肩坝基加固处理后,坝体及左、右两岸坝肩变位的对称性得到明显改善,变位量值减小;在相同的超载倍数下,加固方案下两坝肩开裂破坏的范围减小,破坏程度减轻,坝肩破坏失稳的超载系数增大,超载能力得到提高;未加固方案拱坝整体稳定综合法试验安全系数为4.7 ~ 5.0,加固方案下安全系数为5.2 ~ 6.0,安全度得到明显提高。综合分析认为,锦屏拱坝采用以坝肩垫座、混凝土网格置换洞塞、刻槽置换、传力洞等为主的加固方案对坝肩坝基起到了良好的加固效果。     

碾压混凝土高拱坝坝肩稳定及坝体开裂静动力分析

强震区高拱坝抗震问题的研究十分重要,高拱坝静力稳定研究和极限抗震能力复核,是确保地震后不发生库水失控下泄的关键课题之一。采用物理模型试验与数值计算的方法,根据汶川震后新核定参数,并考虑降强因素的影响,对沙牌碾压混凝土拱坝进行静动力分析和复核。通过三维地质力学模型综合法静力破坏试验,研究拱坝坝肩在正常荷载作用下的稳定安全性,得到沙牌拱坝坝肩综合稳定安全系数为3.76,建议对两坝肩开裂较严重区域进行加固处理。在此基础上,基于反应谱理论进行三维有限元动力分析,将应力成果导入开发程序由Drucker-Prager（D-P）和Mohr-Coulomb（M-C）准则对加固后的沙牌拱坝进行动力复核计算,并研究大坝的开裂情况和极限抗震能力,计算结果表明,沙牌拱坝的整体抗震稳定性能良好,仅在万年一遇地震工况下发生坝肩浅表层失稳。研究成果表明,沙牌拱坝坝肩稳定性较高、坝肩加固效果良好,从而在“5.12”汶川地震中表现出超强的整体稳定性和抗震能力,其全面开展的研究工作和采取的工程措施可供国内强震区同类型拱坝工程建设及运行借鉴和参考。     

积石峡水电站右岸坝肩岩体渗流分析研究

积石峡水电站位于青海省循化县境内的黄河干流上,蓄水后右岸坝肩下游地下水位抬升,陡壁岩体层面局部出现渗水的现象。针对电站右岸坝肩岩体渗流现状,对坝肩渗流场及边坡的稳定性进行研究。研究结论认为,积石峡水电站右岸坝肩存在局部绕渗现象,但岸坡渗流稳定;右岸边坡渗水来源包括上游库水位绕渗和山体内裂隙水两部分;右岸边坡稳定安全系数满足规范要求,处于稳定状态。     

用全长粘结被动岩石锚杆加固的岩体稳定性

本文介绍一种综合模型,用以模拟采用全长粘结被动岩石锚杆加固节理岩体的性状。该模型基于“等效材料”方法。在这种方法中,岩石节理和岩石锚杆的影响和作用遍及整个岩体。文中用有限元法分析了一个节理岩石边坡的典型问题,并计算出其抗破坏的安全因子。在确定被动的全长粘结岩石锚杆的有效性时,岩石节理的膨胀性和岩石锚杆的方位是最为重要的影响因素。     

金沙江某高拱坝坝肩变形稳定计算分析

为了论证和评价金沙江拟建某水电站高拱坝坝肩岩体的变形稳定性,应用有限差分程序FLAC3D对坝肩岩体在天然状态和荷载后的应力、变形和破坏的发展特征模拟研究,分析了坝肩岩体在正常工程荷载下的变形特征及超载状态下变形破坏特征,结果表明坝肩岩体在正常工程荷载下处于稳定状态,得到了坝肩岩体在超载条件下的变形破坏机制,并评价了坝肩岩体的整体稳定安全度和超载能力.     

系统锚杆对边坡岩体加固效果的数值模型试验研究

以大型的岩土工程数值分析软件AD INA为研究手段,对边坡岩体的分离块体经系统锚杆加固后,其抗压强度、弹性模量及c、值的提高,并计算和比较了锚固对不同强度岩体的参数影响大小,并对锚固岩体的各向异性进行了初步研究,垂直布锚对岩体的弹性模量影响较大,但是对于岩体的抗压强度的影响相对较小。     

西南某水电站坝肩岩体质量分级方法选取探讨

采用Ｑ系统,ＲＭＲ和ＢＱ三种岩体质量分级方法对西南某水电站坝肩部分岩体进行了分级,然后对其结果进行相关分析,认为三种方法的分级结果具有良好的相关性,选择这三种方法进行分级,可以得到正确的岩体质量分级。     

基于超载法的拱坝坝肩地震动力稳定性方法研究

拱坝坝肩地震动力稳定性一直是工程界关注的一大热点,然而对坝肩动力稳定性的评判方法和标准的研究还不成熟。为完善坝肩动力稳定分析方法,将有限元法与刚体极限平衡法的优势相结合,提出了地震动力超载方法以及极限累积位移评判标准。首先,基于有限元法开展实时动力分析,对坝肩可能的滑移块体采用多重网格应力插值求任意时刻的阻滑力和下滑力,确定其主滑方向,而后采用刚体极限平衡法计算每个滑块的动安全系数;同时,对瞬时动安全系数小于1.0的时段,进行加速度积分,求出滑块累积失稳位移。结合滑块尺寸及滑动面强度参数提出极限累积位移计算公式作为失稳判据,通过比较累积位移与极限累积位移判定滑块的稳定性。基于以上思路开发了一套坝肩动力稳定分析系统SAFEDAM。以沙牌拱坝经受反映5.12地震的人工波为例,开展了沙牌拱坝坝肩动力超载稳定分析,验证了极限累积位移判据的合理性。研究表明,沙牌左岸坝肩超载稳定安全倍数Kp0 =3.2,右岸坝肩超载稳定安全倍数Kp0 =4.2。工程实例计算表明,该方法计算坝肩动力稳定性使用较为方便可靠,具有较大的工程实用价值,为坝肩动力稳定性分析和评价提供了一条新路径。