基于坝体损伤及坝基稳定的重力坝动力分析及安全评价

强震区高混凝土坝的坝体强度和动力稳定是关系大坝抗震安全最为重要的两个因素。为了全面研究地震作用下的混凝土坝的抗震安全,采用混凝土塑性损伤及动力接触模型来分析模拟地震中坝体的损伤及坝基滑裂面的破坏、张开、滑移的全过程。通过构建坝体—基岩三维有限元非线性动力接触模型综合分析震后坝体损伤区域分布、坝基滑移面的接触状态及塑性区的动态分布,避免了采用单一判据的评价的局限性。以某重力坝为例,采用超载法进行大坝动力损伤及动力稳定性进行计算并对大坝的抗震安全进行评价,得到大坝的超载安全系数。工程算例表明：该方法可以全面的评价地震过程中大坝的坝体损伤和稳定性并能够考虑其相互影响,为混凝土坝抗震安全评价提供了新的途径。     

猴子岩高面板坝振动台模型试验——大坝结构动力特性研究

利用大型振动台模型试验,测得了猴子岩高面板堆石坝缩尺模型坝的动力特性参数,包括大坝结构的自振频率、阻尼比和振型系数等;分析了多种因素对坝体动力特性的影响规律;根据模型试验相似率推算得到原型坝的相应动力特性参数。研究表明:大坝结构有相对稳定的振型;坝体的动力特性参数值受激振白噪声强度和振动历史等因素影响;水库蓄水使得模型坝结构自振频率小幅提升。这些试验结果和研究结论,可以为该坝的动力分析提供基本资料和定性参考。     

王家店水库混凝土重力坝爆破地震反应分析

通过两种途径分析了王家店水库重力坝在爆破时的地震效应。一是利用实测坝基地振动作为地面运动输入,对坝体进行了地震反应和爆破强度分析,包括具体的振动特性和动力反应。二是通过振动速度分析了坝体混凝土可能产生的最大应力,并与极限强度做了比较,给出了该混凝土重力坝爆破振动控制标准。最后讨论了重复爆破时对大坝可解产生的疲劳影响。上述分析结果表明:最大药量控制在300kg范围内,距大坝1700m处的爆破研究所进行的常年爆炸加工生产,对大坝是安全的,由重复爆炸对大坝引起的低周疲劳影响可忽略。     

坝料流变对高面板堆石坝的应力变形影响研究

在高应力状态下坝料的流变较为明显。为研究坝料流变对混凝土面板坝应力变形的影响,采用长科院九参数幂级数流变模型及其试验参数,对某高混凝土面板堆石坝进行应力、变形分析。结果表明,坝料流变使坝体变形明显增加,坝体应力有所减小。考虑坝料的流变特性后的面板法向位移(挠度)明显增加,面板坝轴向和顺坡向应力极值增加。对于分期浇筑面板和分期蓄水的高混凝土面板堆石坝,选用合适的流变本构模型正确地模拟堆石体的流变特性,可以为大坝填筑进度及面板分期浇筑时间的确定提供参考,并有助于正确地预测大坝的应力变形。     

强震区高面板堆石坝抗震安全性评价

针对西部强震区高面板堆石坝,在三维非线性动力有限元分析基础上分析评价了面板堆石坝的加速度和应力反应、面板的应力及接缝变形、坝体地震残余变形、坝体单元抗震安全性、坝坡的抗震稳定性,对大坝的抗震安全性进行了综合评价。所提出的抗震安全性评价方法以及有关规律和结论可供工程建设参考。     

混凝土大坝原型测量及抗震分析

以丹江口大坝、葛洲坝闸墩坝、新丰江大坝和潭岭大坝强震观测为例，介绍了混凝土大坝原型观测中所使用的仪器、测量方法（强震观测和微振观测）及获取的初步成果，扼要介绍了混凝土大坝抗震分析的内容（包括结构动力特性分析、坝体稳定性分析和强度验算）和方法（拟静力法和反应谱法），最后，详细介绍了利用强震记录对新丰江大坝和潭岭大坝进行抗震分析的结果，并由此看出强震观测对于大坝抗震的重要性。     

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。     

新丰江水库大坝强震动监测及其动力特性分析

新丰江水库大坝是世界上第一座经受六级地震考验的超百米高混凝土大坝,并且至今库区周围仍然有地震不断发生,因此对其进行抗震分析十分必要。首先利用大坝强震动台阵的监测数据进行模态分析,然后结合模态分析结果建立大坝典型引水坝段ANSYS有限元模型并对其进行静力和动力分析,探讨坝体的变形和应力分布规律。结果表明:大坝模态频率与水位负相关;大坝在地震作用下,上游坝面突变处出现最大拉应力,这一现象与挡水坝段上游坝面突变处出现贯穿裂缝的破坏结果是一致的,应当引起一定重视,静力作用和地震作用下其他部位均有一定的安全储备;动力时程分析结果与反应谱分析结果相比,前者更加偏于安全。     

先期震动对土石坝地震永久变形的影响研究

针对经历了5.12汶川大地震的紫坪铺面板堆石坝工程,进行了坝料的大型动三轴试验,研究了先期振动对坝料残余应变的影响。在此基础上,采用基于3维非线性动力反应的地震永久变形计算方法,进行了紫坪铺面板坝地震永久变形的计算,重点分析了先期震动对坝体地震永久变形的影响。结果表明,如果考虑先期已遭受强震作用影响,大坝的地震残余变形明显减小。     

某区水库大坝近期形变特征研究

通过利用GPS和水准测量手段对某区水库大坝表面运动进行监测,获取大量的野外监测数据。通过内业计算得出每期的大坝各变形点的三维坐标,并结合、利用近3期的数据资料对比,求出各点的形变量。最终通过计算、分析得出水库主坝、东副坝及北副坝3个坝体的稳定性。     

广东省汤溪水库大坝抗震稳定性分析

汤溪水库始建于1959年,当时未对地震设防。为响应“国际减灾十年”号召,有关部门要求对该水库大坝的抗震能力进行复核。 在研究区的地震地质、地震活动性以及深部地球物理场等资料的基础上,划分出四个潜在震源区,并用概率地震危险性分析方法,给出复核大坝抗震能力的两个等级的地震动:取地震复发周期475年(相当于地震基本烈度)的峰加速度142.2cm/s~2,复发周期2474年(相当于“罕遇烈度”)的峰加速度229.6cm/s~2。 在上述地震动下,利用三种方法对大坝抗震能力进行复核:1.水工建筑物抗震设计规范SDJ10—78的拟静力法;2.有限元整体永久变形分析法;3.有限滑动永久变形分析法。根据上述三种方法的复核结果,主坝可以抗御地震基本烈度的作用;在罕遇烈度下,几种方法的结果稍有不同;拟静力法的最小安全系数K=1.08,稍小规范规定的1.1;整体永久变形算出的最大水平永久变形10.8cm,估计坝顶和坝坡会出现规模不大条数不多的纵、横向裂缝,因此是可以接受的,有限滑动分析的几种类似的方法给出的结果差别较大,尤其是Romo法,得出水平和垂直最大永久变形分别为66cm和21cm。综合来看,在罕遇烈度下,主坝的抗震能力处于临界状态。副坝抗震能力高,在罕遇烈度下也是令人放心的。     

新丰江水库三维速度结构和震源参数的联合反演

本文对ACH方法做简化处理,先以一个地震为单元形成子矩阵,并将慢度扰动用一平均量来代替;在修正参数时,震源部分按常规进行,对慢度部分则利用代数重建技术将其分配到各个块体上.数值模拟结果表明,该方法能很好地反演震源位置和速度结构.运用新丰江遥测台网的数据进行研究,表明地震强活动区位于大坝附近,特别是在人字石断裂和高寨断裂的交汇处,震源集中沿罗坑—双下、葫芦凹—燕岩和黄竹蒿3条地震带,呈密集的高倾角分布,地震活动主要与北北西向构造和东西向构造有关,而与地表甚为发育的北东东向构造关系不大.速度图像中的低速区对应地表的破碎区,即地震带区域,也是该区重磁异常急剧变化的区域;而高速区内地震较少.上述特征同水的渗透作用有密切关系.     

新丰江水库三维速度结构和震源参数的联合反演

本文对ACH方法做简化处理,先以一个地震为单元形成子矩阵,并将慢度扰动用一平均量来代替;在修正参数时,震源部分按常规进行,对慢度部分则利用代数重建技术将其分配到各个块体上.数值模拟结果表明,该方法能很好地反演震源位置和速度结构.运用新丰江遥测台网的数据进行研究,表明地震强活动区位于大坝附近,特别是在人字石断裂和高寨断裂的交汇处,震源集中沿罗坑-双下、葫芦凹-燕岩和黄竹蒿3条地震带,呈密集的高倾角分布,地震活动主要与北北西向构造和东西向构造有关,而与地表甚为发育的北东东向构造关系不大.速度图像中的低速区对应地表的破碎区,即地震带区域,也是该区重磁异常急剧变化的区域;而高速区内地震较少.上述特征同水的渗透作用有密切关系.     

基于GPS与水准测量研究某水库表面变形特征

利用GPS与水准测量相结合对某水库大坝表面变形进行了多期监测,采集了大量的观测数据。通过内业计算、严密平差得到该水库的各个变形点的三维坐标,并与上期资料相比较获取坝点的形变量,最终通过计算、分析给出水库中坝、东坝及西坝3个坝体的稳定性参数。     

THE INFLUENCE OF TOPOGRAPHY ON TIME AND SPACE DISTRIBUTION OF SOIL SURFACE WATER CONTENT

The distribution of water content in time and space at the soil surface has been investigated on a small farmland catchment (1.3 km² ) from four field surveys corresponding to different moisture statuses. For each survey, about 400 samples were collected at the soil surface at a depth of 5 cm along ten axes parallel to the greatest slope. The relationship between the measurements and the topography has been analysed. The structure of the data is well explained by a topographic index referring to the downslope conditions and defined as the elevation difference between the sample point and the stream point corresponding to the outlet of the water pathway derived from the digital elevation model (DEM). This index can be considered as an hydraulic head, at least for saturated conditions. A threshold for this index allows two domains within the catchment to be distinguished; an upper domain where the water content is nearly constant and varies slowly, and a lower domain where moisture status increases and is highly variable. The spatial distribution of these two domains is well correlated to the spatial distribution of the soils. Thus, both topography and the spatial distribution of soil appear to control the spatial distribution of surface water content at the 1-km² scale. © 1997 by John Wiley & Sons Ltd.     

抽水对体应变的干扰及其消除方法

通过对北京昌平台Ｓａｃｋｓ体应变和气压、水位及抽水资料的综合对比分析，较系统地论述了抽水对体应变年变、月变和日变的干扰作用，并探讨了消除干扰的方法。结果表明，去掉干扰后的体应变曲线与１９８９年大同等地震存在一定的对应性。本文在研究体应变的同时，也研究了地下水位的变化，并比较了二者的异同。     

断裂对地下水力扩散的影响及其与诱发地震关系的讨论

本文重点讨论了断裂规模、断裂相交网络和断裂力学的性质对地下水力扩散的影响,及其与诱发地震的关系。指出断裂密集成带的地方,水力扩散大。根据流体流动规律,水力扩散沿断裂方向流体流速大,断裂越长越深,沿断裂方向水力扩散距离就越大。而水力扩散随深度的变化,由于不同深度上岩性变化和应力状态的不同,有的深度上的岩类可能出现扩容而增大水力扩散。因此它并不是随围压的增大而单值地减少。 文章指出断裂的末端和断裂的交汇处是地下水富集的地方,在水富集地方的四周,水力扩散比其它地方要大。另外现代活动的张性和张扭性断裂比压性和压扭性断裂的水力扩散大。文章还提出水沿断裂扩散是水库诱发地震的直接原因。水力扩散大的断裂,水库诱发地震的可能性大,规模大而活的断裂诱发地震的震级可能大。     

三峡水库的建立对库区地球重力场及地壳形变的影响

作为人造工程的三峡水库的建立,使得库区水体聚集,地球质量重新分布,将使地壳的物理结构以及局部地球重力场发生变化．针对上述问题,对库区的水准面、点绝对重力值、垂线方向和高程、高程基准面等的重力场变化以及地壳形变进行了研究．主要结果是：当蓄水水位达到峰值１７５ｍ（坝高）时,大地水准面有２．２３－１１．２ｍｍ的变化,点重力值有（０．８３－４．６）×１０－５ｍｓ－２的变化,垂线偏差的变化分别为－０．６２＂－６．５０＂（南北方向）和－６．４２＂－１．３４＂（东西方向）地壳的形变量为１．３２－６．６５ｍｍ,这些变化将引起测区的高程产生３．５５－１７．８４ｍｍ的变化．因此,原有库区及其附近的测量资料（包括水准、天文、重力等）必须审慎使用,并应建立库区形变监测网,对地壳形变、地震、滑坡、大坝变形等进行监测．     

三峡水库的建立对库区地球重力场及地壳形变的影响

作为人造工程的三峡水库的建立，使得库区水体聚集，地球质量重新分布，将使地壳的物理结构以及局部地球重力场发生变化．针对上述问题，对库区的水准面、点绝对重力值、垂线方向和高程、高程基准面等的重力场变化以及地壳形变进行了研究．主要结果是：当蓄水水位达到峰值１７５ｍ（坝高）时，大地水准面有２．２３－１１．２ｍｍ的变化，点重力值有（０．８３－４．６）×１０^－５ｍｓ^－２的变化，垂线偏差的变化分别为－０．６２＂－６．５０＂（南北方向）和－６．４２＂－１．３４＂（东西方向）地壳的形变量为１．３２－６．６５ｍｍ，这些变化将引起测区的高程产生３．５５－１７．８４ｍｍ的变化．因此，原有库区及其附近的测量资料（包括水准、天文、重力等）必须审慎使用，并应建立库区形变监测网，对地壳形变、地震、滑坡、大坝变形等进行监测．     

四川冕宁大桥水库区水文地质与工程地质条件研究

分析了四川冕宁大桥水库坝区和库区的水地质和工程地质条件,由于库区内断裂比较发育,因此,水库蓄水后,库水将会下渗,易于发生诱发地震,由于大坝和库区位于安宁河断裂中段,因此应注意该段发生诱发地震的可能性,库坝区边坡较稳定,但是近库坝区局部边坡有失稳的可能性,虽然不致于影响水库的正常运行,但是也应引起重视。