羊曲水电站混凝土面板堆石坝应力变形分析

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混凝土面板堆石坝面板变形特性研究

混凝土面板堆石坝面板变形特性研究随着科技的不断进步，人们对混凝土面板的质量要求越来越高，而混凝土面板堆石坝面板就是其中之一。

然而通过上面的阐述我们会很容易的发现，影响混凝土面板堆石坝面板的因素很多。

鉴于此，相关工作者需要对其具体问题具体分析，仔细的分析面板变形的特性之后再进行针对性的处理，及时而且有效排除面板堆石坝设计施工的安全隐患，从而打造出一流的精品工程。

鉴于此，本文对混凝土面板堆石坝面板变形特性进行了分析探讨。

标签：混凝土面板堆石坝；长期性状；工艺改进一、混凝土面板变形的相关特性1、面板沿着顺坡向变形特性的分析。

面板的中下部位置由于受到堆石反向水压力作用，面板上部会在一定程度上朝着坝体内侧偏移。

等到水库蓄水后，面板在水压力的作用下向下游变形，底部面板通常会朝着下游侧有一定的位移。

除此之外，随着堆石体的变形（无论变形的程度怎样），面板在施工期中下部会朝着上游方向位移，而上部的位移则是向下游的，蓄水后在水压力作用下，面板与坝体都是朝着下游方向位移。

与此同时，施工期三分之一坝高以下由于受到两岸坝肩较大程度的约束，外加反向水压力对面板的强大作用，在很多時候造成水压力对面板的作用，从而使得面板中部朝上突出。

蓄水后，在较高的水头压力作用下，面板中部朝向下游变形，两侧面板由于受到坝肩的约束，局部会有向上游变形的反翘现象。

另外，我们如果从面板的受力特点上来看，施工期面板上游侧并没有外载荷的作用，底部面板内侧会由于受到堆石体沉降变形以及水平方向位移的影响而承受一定量的水平推力（向上游方向的）。

总而言之，施工期面板所受到的载荷相对而言比较小，其应力也会比较小。

在蓄水期面板主要承受来自水载荷的压力，由于受到坡岸地形约束，蓄水期面板中部主要呈现双向受力受压状态，而岸坡邻近会承受拉应力。

2、混凝土面板结构性裂缝的机理分析。

如果面板在堆石体上发生沿面板法向位移的情况下，我们可以将堆石体面板的约束看成为弹性约束；如果堆石体与面板之间产生滑移变形时，堆石体对于面板的约束可以被看成是摩擦约束。

混凝土面板堆石坝的应力应变有限元法分析

混凝土面板堆石坝的应力应变有限元法分析摘要：通过采用有限元方法分析面板堆石坝的应力应变，可得出其分布规律，我们在设计过程中将不可避免地遇到一些问题，最后对面板堆石坝设计提出了一些建议。

关键词：堆石坝；应力应变；有限元分析1 概述1.1 面板堆石坝混凝土面板堆石坝是在堆石体上游坡设置混凝土薄板作为防渗体的堆石坝(简称面板坝)，是近年来发展较快的一种坝型，与常规的土石坝相比，它具有以下特点：可以充分利用当地材料，大量节省三材及投资；坝体结构简单，施工干扰少，便于机械化施工作业；施工受气候条件的影响小，年工作日数增加，可使工期缩短；运行安全，维修方便，导流简单，适应性广。

1.2 应力应变有限元(1) 有限元。

有限元是近似求解一般连续问题的数值方法，目前已运用于结构、热传导、电磁场、流体力学等连续问题的应力分析。

非线性问题的有限元分析是根据非线性应力应变关系，把他逐段地化为一系列线性问题，用迭代法求解，线性分析是非线性分析的基础。

非线性问题主要有两种：其一为由材料非线性特性引起的即材料非线性；其二为结构的大变形所引起的即几何非线性。

(2) 面板堆石坝的有限元分析。

面板堆石坝是一种新兴的坝型，在对其进行设计时，除了应进行稳定及渗流分析外，还必须分析其应力和变形。

坝体的沉降和面板的裂缝是面板堆石坝普遍存在的问题，如未对其进行应力和变形分析，恐怕难以正确估计沉降的大小及裂缝的开展。

同时，有了对面板堆石坝应力和变形的全面分析，也可更好地分析坝体的稳定性。

但长期以来，对面板堆石坝的应力和变形分析多数采用的是线弹性假定的阶段：计算沉降变形用分层总和法；分析应力用单位面积的岩石和面板的重量表示竖直正应力(或是用契性体的弹性理论公式)。

而实际上，岩石与混凝土并非线弹性的，岩石与混凝土的应力应变关系具有明显的非线性特性。

随着计算机的广泛应用及有限元法的进一步发展，对土石坝作非线性分析才成为现实。

目前，在土石坝中多采用的是增量法，即将全荷载分为若干级荷载增量，在每级荷载增量下，假定材料是线弹性的，从而解得位移、应变和应力的增量。

面板堆石坝应力与变形弹塑性有限元计算与分析

面板堆石坝应力与变形弹塑性有限元计算与分析吴兴征;栾茂田;阴吉英【期刊名称】《大连理工大学学报》【年(卷),期】2000(040)005【摘要】用沈珠江建议的双屈服面模型对洪家渡面板堆石坝进行了三维有限元分析.计算中考虑到堆石材料的非线性和模拟运行过程,采用了逐级增量与不平衡力修正迭代相结合的算法,经与中点增量法的结果对比,表明该算法是有效的.通过对堆石坝体在施工和逐级蓄水加载过程中的应力和变形分析,探讨了坝体中某些特定单元在运行过程中的主应力轴旋转状态.对于坝体中部单元,在填筑过程中,主应力轴的偏转程度多在10°以内;蓄水加载时偏转程度增加约2 0%.而对于坝体上下游单元,主应力轴偏转则更加明显.对τ-σ3平面、q-p平面内的一些坝体单元的应力路径比较表明,不论是施工还是蓄水加载,q-p平面内的加载路径均较为明确.【总页数】7页(P602-608)【作者】吴兴征;栾茂田;阴吉英【作者单位】大连理工大学,土木工程系,辽宁,大连,116024;大连理工大学,海岸与近海工程国家重点实验室,辽宁,大连,116024;大连理工大学,土木工程系,辽宁,大连,116024;大连理工大学,海岸与近海工程国家重点实验室,辽宁,大连,116024;大连理工大学,土木工程系,辽宁,大连,116024;大连理工大学,海岸与近海工程国家重点实验室,辽宁,大连,116024【正文语种】中文【中图分类】TV641;O343.2【相关文献】1.面板堆石坝三维弹塑性有限元计算分析 [J], 张惠军2.基于ABAQUS的深覆盖层地基面板堆石坝防渗墙应力与变形分析 [J], 王文姣3.混凝土面板堆石坝三维弹塑性有限元分析 [J], 章为民;沈珠江4.坝面溢流式面板堆石坝有限元计算与分析 [J], 苏永江;路文波;胡再强5.大角度折线型高面板堆石坝坝体和面板的应力与变形规律 [J], 朱安龙; 张胤; 廖洁; 张萍; 徐小东; 刘斯宏; 姜忠见因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

面板堆石坝变形应力计算分析

面板堆石坝变形应力计算分析作者：张鸥盛超来源：《科协论坛·下半月》2013年第07期摘要：结合某100m级面板堆石坝工程，采用三维非线性有限单元法对该面板坝进行数值计算，其中材料本构模型选用邓肯张E-B模型，模型参数由常规室内三轴试验成果整理得到，对计算结果进行分析，说明该面板堆石坝坝体及面板的应力变形情况。

关键词：有限元 E-B模型变形应力中图分类号：TV311 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）007-001-021 工程概况某水利工程100m级面板堆石坝，坝顶高程362.0m，河床趾板建基面高程248.0m，坝长292.0m，顶宽9.2m。

水库正常蓄水位355.0m，总库容23.4亿m3，为年调节水库。

坝体堆石从上游至下游依次为垫层区、过渡区、主堆石区1、主堆石区2、反滤层、下游堆石区及块石护坡。

主次堆石区分界线以坝轴线高程348.0m为起点，以1：0.5坡比向下游倾斜到高程282.0m。

主堆石区在坝轴线以上靠近面板部位及坝体下部高程266.0m～281.0m的河床中部布置透水性较强的料场堆石料，为主堆石区2；其余部位布置河床砂砾石料，为主堆石区1，具体分区见图1。

2 计算网格参照坝体的施工及蓄水过程进行三维模拟，以坝横m为X轴，以坝轴m为Z轴，竖直方向为Y轴，竖直方向坐标采用实际高程坐标，建立直角坐标系。

根据该面板坝基础开挖图、坝轴线横剖面图以及实际的坝料分区情况，面板中部沿坝轴线方向每隔12m取一个断面，靠近岸边部位分隔加密而建立几何模型，将整个坝体沿坝轴线划分35个断面。

整个面板坝被分为6188个单元，6812个结点。

坝体三维网格如图2所示，其中选取河床中间最大剖面0+110.0m为典型横剖面如图3所示，并比较分析其计算结果。

图2 三维有限元网格图3 典型剖面网格3 计算工况本次计算中，根据坝体实际填筑与蓄水过程进行仿真加载，考虑水荷载是在坝体填筑完成并达到稳定变形后进行，主要分析正常蓄水位工况坝体及面板的变形应力情况。

坝体平面有限元应力变形例析

坝体平面有限元应力变形例析引言本文对某水库面板堆石坝坝体进行了平面有限元计算分析，主要研究了坝体次堆石区域不同范围内利用较软砂岩料筑坝后的坝体应力和变形，为设计人员进一步优化坝体结构提供依据。

一筑坝材料本构模型混凝土（C25）在达到破坏强度之前，线性关系较好，本研究中作为线弹性材料考虑[1]。

土石料应力应变表现为非线性，本构模型采用邓肯-张E-v非线性弹性模型，现将模型简要介绍如下[2]。

邓肯-张E-v非线性弹性模型中，切线弹性模量Et和切线泊松比vt分别表示为对卸荷情况，弹性模量用下式计算[3]式中，=土体粘聚力；=土体内摩擦角；=大气压力；、K、n、G、F、D、Kur为模型参数。

本研究中，取Kur=2K 。

二计算参数与计算方案面板与垫层接触面、面板与特殊垫层接触面、周边缝均采用有厚度的接触面单元模拟，模型参数参照相关工程并结合经验确定[4-5]。

混凝土面板及趾板（C25）按照线弹性材料考虑，弹性模量取为常量，E=2.8×10 kPa，泊松比取为常量=0.167。

混凝土面板和趾板的容重均取为24 kN/m ，抗拉强度取1.27MPa。

为了研究较软砂岩料的合理利用范围，在次堆石区设置了不同的较软砂岩料利用区域，进行对比计算分析。

共有15种计算方案。

根据经验，为了减小较软砂岩料利用后对混凝土面板和趾板的应力和变形以及对垂直缝和周边缝变位的影响，较软砂岩料应仅限制在次堆石区域利用。

同时，由于较软砂岩料碾压后颗粒破碎严重，抗风化能力较低，为保证其长期稳定性，较软砂岩料应限制在次堆石区域的坝体内使用，尽量避免其外露。

鉴于此，较软砂岩料应仅在次堆石区域利用，且次堆石区域下游坝坡面应设置一定厚度的包边用硬质砂岩料填筑。

方案8的次堆石区域下游坝坡包边水平宽度为8.0m，较软砂岩料利用范围依次向上减小；方案9～15的次堆石区域下游坝坡包边水平宽度为16.0m，较软砂岩料利用范围依次向上减小。

计算中对大坝采用分级加荷模拟施工加荷过程，蓄水荷载也分多级施加。

某混凝土面板堆石坝三维有限元应力变形分析

ｅｉｒｎｇＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＢｒａｎｃｈＣｏｍｐａｎｙｏｆＱｉｎｇｈａｉ，ＨｕａｎｇｈｅＨｙｄｅｐｒｏｗｅｒＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｏ．Ｌｔｄ，Ｘｉｎｉｎｇ８１０００８，Ｃｈｉｎａ）
摘
要：混凝土面板堆石坝最重要的组成部分是堆石体，堆石体的应力变形程度是影响工程稳定和安全的关键。对某水
库面板堆石坝采用大型计算软件ＡＤＩＮＡ进行三维非线性有限元分析，模拟计算了竣工期坝体的３个典型断面的应力变形情况。结果表明，坝体的应力、位移分布规律较好，变形值都在允许范围内；断层只对坝基的应力分布形态有影响，对
坝体的应力、变形影响较小。
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词：坝体；应力；变形；三维非线性有限元法；混凝土面板堆石坝
文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００ — １３７９．２０１３．０６．０３６
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｔｒｎｔａｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｆａｃｅｒｏｃｋ — ｆｉＩＪｄａｍｉｓｒｏｃｋ－ｌｉｌＩｂｏｄｙ，ａｎｄｔｈｅｓｔｒｅｓｓａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｅｇｒｅｅｏｆｏｃｒｋ — ｆｉｌＪｂｏｄｙｉｓ

混凝土面板堆石坝坝面变形分析和裂缝处理工艺

混凝土面板堆石坝坝面变形分析和裂缝处理工艺摘要：混凝土面板堆石坝面板混凝土由于自生特性和面板所处的环境及其工作条件的等原因，裂缝难以避免。

通过施工和蓄水等不同时段面板的受力、面板的变形分析，归纳裂缝产生的规律，并结合潘口、宝瓶河等水电站面板裂缝处理的实例，建议面板裂缝根据不同区域，不同形状区别处理，以满足面板的防渗要求。

关键词：混凝土面板裂缝变形处理一、混凝土面板堆石坝面板裂缝混凝土面板堆石坝因其使用当地材料筑坝，具有有效降低工程造价、对坝基地质要求不高、大坝稳定性好、不易溃坝的特点，近年来，广泛用作水利水电工程挡水建筑物。

混凝土面板堆石坝工程的面板一般都产生裂缝，这是与面板混凝土自生特性和面板所处的环境及其工作条件有关，根据裂缝的成因可以分为：⑴干缩裂缝，⑵减缩裂缝，⑶温度应力裂缝，⑷挠曲应力裂缝。

二、面板的荷载、面板的变形及裂缝产状混凝土面板是浇注铺设在堆石坝上游面垫层上的薄板，承受的荷载包括：⑴面板混凝土自重，⑵趾板对面板底部的支撑力，⑶坝体对面板的支撑力和摩擦力，⑷蓄水期面板上库水压力。

混凝土面板的厚度和质量比坝体小得多，但是其刚度却比坝体大的多，在上述荷载作用下面板必然发生挠曲，面板的部分区域产生拉应力。

有资料指出，随坝体的变形面板在施工期中下部是朝上游方向鼓出变形的，上部则是向下游收缩的；蓄水期在水压力的作用下，坝体与面板均朝下游方向变形。

施工期1／3坝高以下由于受两坝肩的约束较大，加之底部坝体变形朝向上游鼓出，致使面板中部呈朝向上游突出的变形状态；蓄水后，在较高的水头压力作用下，面板中部朝向下游变形，两侧面板由于受坝肩的约束，局部存在向上游变形的反翘现象。

施工期1／3坝高以上面板中部朝向下游收缩变形，两坝肩面板局部存在向上游变形的反翘现象；蓄水后，在水压力作用下整体朝向下游方向变形，面板在施工期和蓄水期所处的受力状态是完全不同的。

从众多的面板堆石坝面板开裂的实际统计情况来看，面板早期裂缝均为很细小的裂缝，而且很不稳定，一般经过1-2年后，也即坝体填筑到一定高度后，面板上的裂缝才基本上稳定下来，并且裂缝绝大多数集中分布在坝高2／3以下左右一带，呈水平状开裂，规律性较强。

深厚覆盖层地基混凝土面板堆石坝应力变形分析

深厚覆盖层地基混凝土面板堆石坝应力变形分析深厚覆盖层地基混凝土面板堆石坝应力变形分析一、引言混凝土面板堆石坝是一种广泛应用于水利工程中的大型水坝结构，以其简便的施工过程和较低的成本而受到广泛关注。

然而，在实际施工过程中，由于地质条件的不同，堆石坝在运行时可能会受到一定的应力和变形影响。

因此，对深厚覆盖层地基混凝土面板堆石坝的应力变形进行分析和研究，对于确保水坝的安全运行具有重要意义。

二、地质条件分析混凝土面板堆石坝的地质条件对其应力变形有着重要的影响。

通常情况下，堆石坝的地基土层分为深厚覆盖层和底基层。

深厚覆盖层通常是由砂泥岩、软黄土等松软土层组成，而底基层则通常为坚硬的岩石或者黏土。

在施工和运行过程中，深厚覆盖层地基土层与堆石坝之间的交互作用使得堆石坝受到了一定的应力和变形的影响。

三、应力分析1. 地基土的荷载传递在考虑堆石坝与地基土层之间相互作用的情况下，需要对地基土的荷载传递进行分析。

由于深厚覆盖层地基土层的特殊性，荷载传递过程中会出现不均匀沉降和变形现象。

这种不均匀沉降会导致深厚覆盖层地基土层与堆石坝之间出现应力差异。

2. 堆石坝的应力分布根据弹性力学的原理，堆石坝的应力分布可以通过施加应力平衡条件进行计算。

由于堆石坝的荷载分布较为复杂，因此通常采用有限元分析等方法对其应力分布进行模拟。

通过对堆石坝应力分布的分析可以得出其在不同工况下的最大应力值和应力分布规律。

四、变形分析1. 地基土的沉降和膨胀在运行过程中，地基土层的沉降和膨胀会导致堆石坝的变形。

由于堆石坝与地基土层之间存在一定的摩擦和粘结力，沉降和膨胀引起的变形会影响堆石坝的整体稳定性。

2. 堆石坝的变形控制为了保证堆石坝的安全运行，需要对其变形进行控制。

通常采用限制沉降、加固地基土层等措施来减小堆石坝的变形。

通过对堆石坝的变形进行分析，可以确定有效的变形控制方案。

五、实例分析以某深厚覆盖层地基混凝土面板堆石坝工程为例，进行应力变形分析。

面板堆石坝面板力学模型及应力分析

面板堆石坝面板力学模型及应力分析
余小孔，正中，铨鸿王刘
（北农林科技大学水利与建筑工程学院，西杨凌７２０）西陕１１０
摘要：板堆石坝面板裂缝问题一直是制约其发展的一个关键技术问题。相对于竣工期混凝土干缩和温度应面
第１７期
题，许多面板堆石坝在施工期和蓄水期或多或少地如出现了面板开裂现象。过去２０ａ来面板裂缝和压损
的对面板的剪切挤压力、面板自重等是造成面板后期呈规律性开裂的主要因素。所以，相对于竣工期混凝土干缩和温度应力造成的早期细小裂缝而言，蓄水期
在几座高坝中都有过报道。如中国天生桥一级
（７，１８ｍ）蓄水３ａ后，０３年７月，面板中部Ｌ２０在３和
Ｌ间出现垂直缝。巴西肯柏诺沃面板坝（０，４２２ｍ）在
坝体结构受力变形是造成面板裂缝的控制因素。
模型，力学角度根治面板裂缝问题，从具有重要的现实
意义。张国新推导了面板收缩后受堆石体及侧面先浇块约束时沿断面拉应力分布的解析解，出最大拉应求力断面位置及应力值与底面及侧面约束的关系。
定程度的闭合，同时坝体结构受力变形引起面板的

混凝土面板堆石坝三维非线性有限元应力变形分析.

混凝土面板堆石坝三维非线性有限元应力变形分析1 工程概况鲤鱼塘水库水库混凝土面板堆石坝工程最大坝高105m。

坝址河谷形态呈不对称“V”形，岸坡左陡右缓。

左岸坡坡角60°~70°;右岸地形稍缓，坡角为30°~50°。

部分地段分布有残、坡积物及崩塌堆积物。

河谷宽约50m，常水位水面宽度10~20 m，正常蓄水位时河谷宽度222~285m。

上下游坡面均为1:1.4，面板共设置21条垂直缝，分缝宽度12m。

坝址出露的地层为侏罗系中统千佛岩组(J2q)砂岩、粉砂岩及粉砂质泥岩，分别为坚硬、中等坚硬岩石及软岩。

岩层走向垂直于河流且倾向上游，为横向谷。

河床为冲、洪积漂石、卵砾石夹砂，松散，厚度0~3 m。

左岸基岩裸露，右岸除局部覆盖有1~5m的块石、碎石夹亚粘土外，大部分岸坡基岩裸露。

大坝主堆石区石料采用溢洪道等建筑物开挖料和坝址下游料场砂岩石料，岩性较坚硬;次堆石区石料部分采用砂岩、粉砂岩及粉砂质泥岩，其中泥岩所占比例较大，软化系数较低，岩性较为软弱。

坝体材料分区的基本剖面图如图1所示。

2 计算方法与参数在有限元计算中，混凝土面板堆石区采用Duncan-Change E-B非线性本构模刑模拟应力应变关系，计算参数见表1。

面板坝上游石渣护面、粘土铺盖均考虑为透水边界;设置了混凝土面板垂直缝和周边缝以反映变形的不连续性。

混凝土面板按照线弹性材料考虑，忽略混凝土的拉应力开裂效应。

坝体二维有限元模型的单元网格见图2。

二维单元剖分单元总数为6588，周边缝单元数为70，垂直缝单儿数253，节点总数为7420。

3 计算结果利用有限元分析软件ABAQUS中增加的Duncan-Chang模型，完成了混凝土面板堆石坝的二维非线性有限元应力应变分析。

ABAQUS中以拉应力为正，而土工计算中以压为正，所以在应力石图中对大主应力显示为小主应力，对小主应力显示为大主应力。

施工期间，坝体最大横断面沉降为1.00 m,位于约2/3坝高处，沉降量约为坝高的0.95%；相应上游坡面向上游水平位移为0.23 m, 下游坡面向下游水平位移为0.27 m。

基于FLAC3D的混凝土面板堆石坝应力和变形分析

基于FLAC3D的混凝土面板堆石坝应力和变形分析混凝土面板堆石坝是目前坝工建设中最富竞争力和最具发展前景的坝型之一。

从国内外面板堆石坝的应用来看,早期的面板堆石坝设计主要以经验结合工程师的判断为主,系统性的科研工作不多。

近些年来,随着面板堆石坝筑坝技术的发展,其设计正逐渐从经验判断转向以理论分析和试验研究为指导的阶段。

对面板堆石坝而言,坝体的应力变形特性是关系到坝体安全和正常运行的一个重要问题。

在我国的面板堆石坝工程实践中,虽然取得了一定的成绩,但也有一些失败的教训。

沟后面板砂砾石坝的垮坝事件、株树桥面板堆石坝面板的塌陷以及天生桥面板堆石坝的大量结构性裂缝等问题都表明不可对面板堆石坝的应力变形问题掉以轻心。

近些年来,随着面板堆石坝坝高的不断增加、坝址地质条件的日趋复杂,工程中对面板堆石坝应力变形分析的理论和分析手段也提出了越来越高的要求。

对于高面板堆石坝,如何正确预测坝体在各种工况条件下的变形趋势,并在此基础上优化坝体的设计、确保面板受力的安全已成为面板堆石坝设计中的一个关健问题。

以往的面板堆石坝应力变形分析研究虽取得了一定的成果,但有关面板堆石坝应力变形特性方面的系统研究成果尚不多见。

针对这方面问题的全面系统研究,不但具有重要的学术意义,同时也具有重大的工程应用价值。

对混凝土面板堆石坝的施工和蓄水过程、面板和垫层间的接触效应进行了总结和探讨,并且基于FLAC3D采用了合理的模型和方法进行模拟。

以FLAC3D为开发平台,提出了Duncan-Chang E-B本构模型的二次开发思路和实现步骤,完成了相应模块的编程,并且依据常规三轴试验数据和Duncan-Chang本构模型理论解对开发的程序进行了一系列严格验证。

结果证明开发是成功的,开发的程序具有高效率、高精度、源代码简洁等优点,修改维护非常方便。

将开发的程序成功应用于某混凝土面板堆石坝应力变位数值分析,显示了程序解决实际工程问题的能力。

面板堆石坝应力应变分析_王立成

图 2 计算网格图
坝体堆石料采用邓肯 -张(E -B)模型 , 计算参数如表 1 所示。
表 1 坝体邓肯 -张模型(E -B)参数
土料
γ(kN·m -3) 浮容重 (kN·m -3) C (kN·m -2) Υ0 (°) Δ Υ(°) K
Rf
Kb
K ur
n
m
主堆石区
21.26
11.0
0
50.2
MPa
满槽水深
上缘 σsmin
3.418 3.168 6.318 [ 0 , 18.75]
下缘 σxmin
10.386 11.545 4.460 [ -1.86 , 18.75]
截面
bm
边墙底部
0.6
中墙底部
0.7
底板截面变化处
0.4
底板支点
0.4
允许值
—
表 3 横向侧墙及底板主拉、压应力验算结果表
hm
Vs kN
τMPa
8.3
422
0.418
8.3
434
0.365
1.1
593
1.511
1.3
775
2.255
—
—
—
σx MPa 4.705 4.728 6.214 5.372
—
σtp MP a -0.037 -0.028 -0.348 -0.821 ≥-2.338
σcp MPa 4.742 4.756 6.562 6.193 ≤19.2
Et
=KPa
(σ3 Pa
)n (1
-R
f
S
L)2
式中 Rf ———土体的破坏比 ;
SL ———土体单元的应力水平 ;

混凝土面板堆石坝面板变形特性分析

混凝土面板堆石坝面板变形特性分析摘要：文章以混凝土面板堆石坝面板变形特性为研究对象，首先对混凝土面板堆石坝优势特点进行了介绍分析，随后探讨了混凝土面板堆石坝中混凝土力学特性与载荷，最后着重对混凝土面板堆石坝面板变形特性进行了分析与讨论，以供参考。

关键词：混凝土面板堆石坝；面板变形；特性在社会经济迅猛发展的大背景下，有效推动了我国水电事业的发展，同时伴随着筑坝技术的不断提高，越来越多的混凝土面板堆石坝被广泛应用于水电工程中，因此为了促使混凝土面板堆石坝发挥出更大的作用价值，有必要对其变形特性进行分析研究，从而更好的推动我国水电事业实现稳定可持续发展。

罗甸县林霞水库工程就是具备有这种特征的工程项目。

林霞水库工程任务以城镇供水为主，兼顾农田灌溉和人畜饮水。

坝址以上集水面积23.28km2，多年平均流量0.341m3/s。

正常蓄水位468.00m，校核洪水位471.73m，兴利库容922万m3，总库容1243.39万m3。

水库规模为中型，工程等别为Ⅲ等。

首部枢纽工程大坝位于纳洋河下游，坝顶轴线长216.0m。

最大坝高（从趾板至坝顶）为68.30m，坝顶宽度7.0m。

溢洪道布置在大坝左岸，为开敞式无闸溢洪道，总长度370.8m。

其中控制段采用WES堰型，堰顶高程468.00m。

溢流堰上方设人行桥一座，全长23.0m，桥面宽7.0m。

工程位于罗甸县沫阳镇纳洋河下游河段，距离沫阳镇镇政府公路里程约5km，距离罗甸县县城公路里程约 20km，工程所在地常年气温偏高，3-10月份平均气温为34度，为保证工程质量，工程避开高温季节施工，计划于2020年10月至2020年12月进行面板混凝土浇筑，通过混凝土面板堆石坝面板变形特性分析，对指导工程施工具有十分重要的意义。

一、混凝土面板堆石坝优势特点早期的面板堆石坝以抛填堆石作为坝体支撑，采用木面板进行防渗，后续随着坝体的高度越来越高，木面板防渗已经难以满足实际要求，经过多年发展，逐步采用混凝土作为堆石坝面板，从而形成了当前主流的混凝土面板堆石坝。

两种模型对面板堆石坝应力及变型分析对比

展的一个关键问题。
该工程是以发电为主，兼顾提高下游水电站大坝防洪标准的作用。电站建成后还具有增加可调水量，提高供水保证率，
改善库区通航条件等综合利用效益。
该水电站正常蓄水位３５０，水库总库容５．０Ｉｎ２．８亿ｉ，３３ｎ具有年调节性能。大坝最大坝高１４０ｍ，。１．电站装机２台，总装机容量５０ＭＷ。本工程属一等大（）０１型工程，主要建筑物大坝为１建筑物，常运用洪水重现期为级正１０，常运用洪水重现期为１ａ００ａ非万。
工程枢纽主要由混凝土面板堆石坝、坝变形和稳定的计算中，为前提条件的物理、作力学参数选取准确与否，对数值计算的结果有着十分重要的影响。但在具体的工程实际中，一方面由于所要分析的坝料性态十分复杂，带有其固有的不确定性；并另一方面也由于坝料参数的确定还受到材料的物理性质、荷载大小、载方加式及应力历史等各种因素的综合影响，以，所其参数的重要性及其难以确定性成为一对共存的矛盾体，成为工程计算分
出口接挑流鼻坎。引水发电系统采用单机单洞引水方式，装两台单机容量为２０ＭＷ混流式水轮发电机组。安装场布置在主机问左５端。开关站紧邻面板坝下游右岸坡脚布置。
的填筑料物理力学参数成果，通过三维有限元拟静力法和动
力分析计算，分析大坝各工况的坝坡稳定性，析坝体应力分

面板堆石坝坝身溢洪道应力变形及安全稳定分析

泄水工况
项目
大主应力
铅直向应力
数值
位置
数值
位置
－５３３
堰顶底部堆石处
－５３３
堰顶底部堆石处
１０９
１５３
－３３１
－１６０
泄槽Ⅰ中段底部堆石处
面板底板交界
泄槽Ⅰ中段底板处
泄槽Ⅰ中段底板处
１１０
１５５
－３４０
－１６０
泄槽Ⅰ中段底部堆石处
面板底板交界
泄槽Ⅰ中段底板处
流鼻坎以下为Ｃ１５混凝土基础ꎮ 溢洪道结构如图１
榆树沟水库ＣＦＲＤ工程、浙江丽水大弈坑面板堆
石坝 [７] 、新疆保尔德面板堆石坝 [８] 、桐柏抽水蓄
能电站面板堆石坝 [９] 等ꎮ 坝身溢洪道修建在以松散
介质为材料、人工碾压填筑的堆石体上ꎬ 同时又经
３计算模型及参数
经抗剪断摩擦公式计算ꎬ 在未考虑钢筋的锚固
多ꎬ 有Ⅰ 类横缝、 Ⅰ 类纵缝、 Ⅱ 类横缝和 Ⅱ 类纵
力时ꎬ 泄槽Ⅰ段底板抗滑稳定安全系数均小于１ꎬ
６０４ｍꎬ 属于中低坝ꎬ 而溢洪道修建在坝体左岸堆
坡度较陡ꎬ 矩形底板不易稳定ꎬ 在实际施工中要采
缝ꎬ 如图４所示ꎮ 整个面板堆石坝最大坝高为
１９５ｍꎬ 坝体上下游边坡均为１∶ １４ꎬ 下游坝面设置
溢洪道作为水库防洪设施ꎬ 在泄洪时起着保护
１级马道ꎮ 坝顶溢洪道布置于面板堆石坝上ꎬ 位于
大坝安全的重要作用ꎬ 一旦失事ꎬ 后果十分严
重
[１]
ꎮ 比如最近发生的美国奥罗维尔( Ｏｒｏｖｉｌｌｅ) 大

面板堆石坝应力变形分析

维普资讯
第３卷第２期３
２０年２月０７
水力发电
文章编号：５９９４（０７０ — ０５００５ — ３２２０）２０５ — ２
面板堆石坝应力变形分析
王钰琳，蔚然喻
（．山东核电有限公司，１山东烟台２４０；．６００２江西省水利科学研究院，江西南昌３０２）３０９
２ＪｎｘＰｏｉｃｌｔｒｃｎｅＲｓａｃｓｔｅＮｅａｇＪｎｘ３０２）．ｉｇｉｒｖｎｉｅｉｃｅｅｈＩｔｕ，ａｈｎａｇｉ３０９ａａＷａＳｅｒｎｉｔｎｉ
Ｋｅｏｄ：ＦｙＷｒｓＣＲＤ；ｏ．ｎａｎｔｌｍｅｔｔｏ；ｔｓｅｏｍａｉｎＤａｓｒｏｒｎｎ１ｅｆｉｅｅｎｌｉｒｉｅｍｅｌｓｒｓｄｆｒｔ；ａｏＲｅｅｖｉｄｅｏＡｂｔａｔＴｉｐｐｒｓＳｄｕｌｉｌｕｆｃｌｓｉ－ｌｓｉｄｌｏｃｃｌｔｅｄｆｒｔｎｄｓｒｓｅｎｔｅＣＲＤｓｒｃ：ｈｓａｅｅｏｂｅｙｅｄｓｒａｅｅａｔｐａｔｍｏｅａｕａｅｔｅｏｍａｉｓａｔｓｓＦＵｃｃｔｌｈｏｎｅｏｈｏａｅｅｏｒａｄｇｉｓｔｅｄｆｒｔｎａｄｓｒｓｗｆａｂｄｉｃｓｃｎｔｃｉｎｃｍｐｅｉｎＮｏｌＳｒｏｒｆＤａｏｒｓｒｉｎａｎｅｏｍａｉｎｔｓａｓｏｍｏｙｓｎｅｉｏｓｒｔｏｌｔ．ｖｈｏｅｌｄｔｕｏｏｗｔｅｌｅｉｌ￣ｖｈｓｅｎｏｅ￣ｏｒｅｅｓｙａｓａｄａｃｍｕａｅｃｕａｕｅａａＴｋｎｅｓｔｅｎｓｅａｐｅｔｅｃｃｌｔｎａｅｐｒｄｆｖｒ］ｅｒｃｕｌｔｄａｔａｍｅｓｒｄｄｔ．ａｉｇｔｔｍｅｔｘｂｏｓｎｌｈｅｌａｍｌ，ａｕａｉｈｌｏｒｓｌｉｃｏｌａｔａａｕｅｅｕｔｗｈｃｈｗｌａｃｌｔｎｒｓｌａｅｅｔｔｅａｔａｐｒｔｎｓｕｔｎｅｕｔＳｌｓｔｔｅｃｕｍｅｒｄｒｓＩｅｏｌｌｓ，ｉｈｓｏｓｔｅｃｕａｏｅｕｔＣｒｆｃｌｃｕｏｅａｏｉａｉ．ｌｌｉｓｎｌｌｌｉｔｏＴｅｆｒ，ｓｇｔｅｅｃｌｔｎｒｓｌｔｎｌｚｌａｃｎｉｏｓｉｆａｉｌｈｒｏｅｕｉｌａｕｉｅｕｔｏａａｙｅｔｅｄｅｎｌｌａｏｓｌｍｏｄｔｎＳｅｓ￣ｉｂ

基于子模型法的混凝土面板堆石坝应力变形数值分析

基于子模型法的混凝土面板堆石坝应力变形数值分析孙超伟;柴军瑞;韩鹏辉【期刊名称】《水资源与水工程学报》【年(卷),期】2013(24)3【摘要】采用非线性有限单元法,并基于邓肯-张(E-B)非线性本构模型,考虑面板堆石坝填筑施工与蓄水过程,利用中点增量法对苗家坝面板堆石坝进行了三维有限元数值仿真分析,得到了坝体施工期和蓄水期坝体的应力变形分布规律,从坝体结构意义上判断,堆石坝体工作是可靠的;同时,为了获得面板及其接缝应力变形更为精确可靠的结果,采用发展的三维子模型方法,而面板与垫层区之间的特殊边界用耦合的薄层单元进行模拟。

工程算例的计算结果表明:面板应力和变形规律正常,较大拉应力分布范围局限在铺盖保护区以内,面板竖缝和周边缝变形值不大,面板的安全性是比较有保障的。

同时,进一步证明了用耦合的薄层单元模型模拟接触面的子模型法在面板应力变形计算中具有一定的可行性和可靠性。

【总页数】8页(P30-37)【关键词】混凝土面板堆石坝;邓肯-张E-B模型;三维子模型法;耦合的薄层单元;应力变形【作者】孙超伟;柴军瑞;韩鹏辉【作者单位】西安理工大学水利水电学院;三峡大学土木水电学院;中国水电顾问集团西北勘测设计研究院【正文语种】中文【中图分类】TV314【相关文献】1.高面板堆石坝应力变形分析的三维子模型法研究 [J], 汪明元;程展林;林绍忠;陈琴2.基于邓肯E-B模型的面板堆石坝应力变形分析——以毛家河水库面板堆石坝为例 [J], 余华3.基于子模型法的面板堆石坝三维应力变形分析 [J], 朱敏;邓华锋;许晓亮4.基于增量法的混凝土面板堆石坝应力变形有限元计算 [J], 李佳明;陈尧隆;张建华;王一凡;张晓飞;魏鹏5.混凝土面板堆石坝的堆石本构模型与应力变形分析 [J], 顾淦臣;黄金明因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

混凝土面板坝竣工期坝体变形分析

混凝土面板坝竣工期坝体变形分析混凝土面板坝是一种常见的大型水利水电工程，它能够起到防洪抗震、供水调节、发电等多种作用。

该工程建设周期长，过程繁琐，需要考虑各种环境因素的影响，以确保建成后能够正常运行。

在混凝土面板坝竣工前，需要进行坝体变形分析，以确保该结构能够承受各种力和水位的冲击，保证其安全稳定运行。

一、坝体应力分析混凝土面板坝由水侧面板、坝顶板、岸坡和底板组成，即使在无水负载条件下，坝体也会受到重力和自重的作用，因此需要对其应力进行分析。

通过计算坝体内力和变形，可以在保证坝体结构稳定的条件下，控制坝体内应力。

混凝土面板坝在施工期间，并不是一次性浇筑完成，而是采用分块灌浆的方式进行。

由于混凝土的性质，当坝体温度发生变化时，会产生不同程度的应力和变形。

因此需要对温度应力进行分析，以保证坝体稳定并避免出现裂缝等破坏。

三、坝体重心偏移分析随着坝体高度的不断增加，坝体的重心位置也会发生改变。

因此需要进行坝体重心偏移分析，以保证坝体的稳定。

通过对坝体内应力、形变以及受力情况的计算和分析，可以准确确定坝体的重心位置及其偏移量。

混凝土面板坝在运行中，由于受到各种外力以及水位变化的影响，会产生不同程度的变形。

为保证运行的稳定性，需要进行坝体变形分析。

通过对坝体各部位的形变及承载情况进行分析，可以及时发现坝体变形情况并采取相应的措施进行修复和加固。

总之，混凝土面板坝竣工期坝体变形分析是保证工程质量的重要环节。

在施工过程中，应严格按照相关规范进行操作，并及时对坝体进行检测和评估，确保坝体能够安全稳定地运行，发挥出其应有的效益。

混凝土面板坝竣工期坝体变形分析

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｃｒｅｔｅｆａｃｅｄｒｏｃｋｆｉｌｌｄａｍ；ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｕｎｅｖｅｎｆｏｒｃｅ；ｓｔｒｅｓｓｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ
１竣工期面板坝应力变形特性［３］混凝土面板堆石坝竣工期间由于其自身重量较大，面板坝
受其重力作用在垂直和水平方向都会出现位移。大坝在垂直方向位移分布有一定规律最大值出现在大坝１／２绝对高度位置。对于堆石坝内部各分区的材料变形能力大概相同的情况，大坝在垂直方向的位移等值线基本呈对称分布。反之，对于坝体内部各区材料如果性能相差太大，在不同材料的分区界限处
关键词：混凝土面板堆石坝；结构稳定；受力不均；应力位移
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｆａｃｅｄｒｏｃｋｆｉｌｌｄａｍｉｓｔｈｅｍａｉｎｓｔｒｅａｍｄａｍｔｙｐｅｆｏｒｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙｄａｍｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｉｎｃｏｍｐａｒａｂｌｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｓｕｃｈａｓｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｓｅｉｓｍｉｃｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｅｃｏｎｏｍｉｃｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｉｔｈａｓｂｅｃｏｍｅａｖｅｒｙｐｏｗｅｒｆｕｌｄａｍｉｎＣｈｉｎａ．Ｔｈｅｍｏｄｅｌｗａｓｐｏｐｕｌａｒｉｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｓｕｃｈａｓｄａｍｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｃｒａｃｋｓｃａｕｓｅｄｂｙｕｎｅｖｅｎｐａｎｅｌｓｔｒｅｓｓｅｓａｌｓｏａｐｐｅａｒｅｄ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｕｓｅｓａｐｒａｃｔｉｃａｌｐａｎｅｌｄａｍａｓｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｂａｃｋｇｒｏｕｎｄａｎｄｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓａｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｓｔｒｅｓｓｏｆｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｓｅｃｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎｐｅｒｉｏｄ．Ｔｈｅｌａｗｏｆｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｐｒｏｖｉｄｅｓａｕｓｅｆｕｌｔｈｅｏｒｙｆｏｒｔｈｅｆｕｔｕｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｆａｃｅｄｄａｍｓ．