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深厚覆盖层高坝坝基防渗系统地震反应规律研究

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人民长江 2023年第7期54卷 121-127页

作者：冯蕊何蕴龙珠江水利科学研究院水利工程研究所广东广州510611 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072

对于修建在高地震烈度区深厚覆盖层上的高堆石坝,其由混凝土防渗墙和廊道组成的坝基防渗系统的结构特性和受力特性均比较复杂,对其抗震特性的探讨具有很大意义。以大渡河支流上的金平沥青混凝土心墙堆石坝为工程背景,采用三维非线性有... 详细信息

对于修建在高地震烈度区深厚覆盖层上的高堆石坝,其由混凝土防渗墙和廊道组成的坝基防渗系统的结构特性和受力特性均比较复杂,对其抗震特性的探讨具有很大意义。以大渡河支流上的金平沥青混凝土心墙堆石坝为工程背景,采用三维非线性有限元模型和子模型技术,对防渗墙和廊道结构进行了地震时程分析。分析结果表明:廊道基岩搭接段和覆盖层交界处既是廊道静力工况时的拉应力极值区,也是廊道地震过程中动应力反应最强烈的部位;防渗墙动应力反应最强烈的区域为墙体上部岸坡基岩折坡点附近;考虑静、动荷载共同作用后,防渗墙和廊道应力变形规律相对静力工况变化较小。综合来看,在设计地震作用下,廊道和防渗墙的应力变形所受影响较小,坝基防渗系统的抗震性能较好。

关键词：动力分析防渗墙廊道堆石坝深厚覆盖层

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深厚覆盖层上高土石坝坝基廊道安全性研究

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2023年第5期56卷 513-523页

作者：冯蕊何蕴龙曹学兴郭丽娜李玉起武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 珠江水利科学研究院广州510611 华能澜沧江水电有限公司昆明650214 云南工商学院昆明651701

工程实践表明,建造在深厚覆盖层地基上的高堆石坝坝基廊道漏水问题仍然十分严峻,此类廊道连接坝基防渗墙和坝体心墙,结构和受力情况复杂,影响因素较多,是整个防渗系统的薄弱部位,研究廊道的破坏模式和规律,完善其结构设计理论,是当前亟... 详细信息

工程实践表明,建造在深厚覆盖层地基上的高堆石坝坝基廊道漏水问题仍然十分严峻,此类廊道连接坝基防渗墙和坝体心墙,结构和受力情况复杂,影响因素较多,是整个防渗系统的薄弱部位,研究廊道的破坏模式和规律,完善其结构设计理论,是当前亟待解决的重要课题.本文结合已建工程的实际情况,分析了坝基廊道运行过程中存在的具体问题,并建立了考虑廊道周围结构网格的精细化模拟、混凝土徐变、廊道与周围土体接触等多种影响因素的廊道计算模型,通过计算得到的廊道应力分布规律与廊道中实测钢筋应力分布规律一致,数值也比较相近,证明该方法能够合理反映廊道应力变形特性.分析表明:廊道拉应力主要出现在两岸基岩和覆盖层交界位置附近,及廊道内部顶拱和底板部位;廊道结构缝破坏形式与结构缝位置密切相关;当覆盖层河谷两岸坡度存在非对称性时,廊道在基岩和覆盖层交界位置会产生不同形式的裂缝,在陡坡侧容易出现环向裂缝,在缓坡侧容易出现剪切性质的斜裂缝,且缓坡侧的横河向拉应力、底板的顺河向拉应力值和范围均比陡坡侧大.

关键词：廊道高堆石坝廊道结构缝裂缝深厚覆盖层

小麻柳尾矿库2号拦泥坝工作性态及稳定安全性分析

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武汉大学学报（工学版） 2022年第2期55卷 123-130,152页

作者：袁平熊谦方超何蕴龙中冶长天国际工程有限责任公司湖南长沙410205 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072

小麻柳尾矿库2号拦泥坝修建在覆盖层地基上,虽然坝高较低,但是由于软基上重力坝工程经验不多,其坝体工作性态及抗滑稳定安全性需引起重视。运用有限元分析方法对小麻柳尾矿库2号拦泥坝开展计算分析,分别从地基变形、坝体应力与变形、重... 详细信息

小麻柳尾矿库2号拦泥坝修建在覆盖层地基上,虽然坝高较低,但是由于软基上重力坝工程经验不多,其坝体工作性态及抗滑稳定安全性需引起重视。运用有限元分析方法对小麻柳尾矿库2号拦泥坝开展计算分析,分别从地基变形、坝体应力与变形、重力坝整体稳定性等方面进行研究,分析了该软基上重力坝的工作性态及特征,并探讨了该坝的抗滑稳定安全性。研究分析结果表明:采取宽厚、较对称的坝体剖面,并在坝体底部设置垫层,有效地减小了地基压力,坝基面上的应力分布较均匀,除坝踵、坝趾局部以外坝基面竖直向应力较低,约为0.2 MPa,地基不均匀沉降得到有效控制,校核洪水工况坝基面最大不均匀沉降仅为2.2 cm;由于坝体底部垫层宽度较大,增大与地基接触面的面积,且坝基设置有抗滑齿墙,沿坝基面最小抗滑稳定安全系数达到3.23。通过计算分析,证明本工程所采取的坝体设计方案及结构措施是合适的,可以保证该坝具有良好的工作性态及较高的稳定安全性。另外,分析计算结果还表明,与岩基重力坝相比,该坝的应力变形表现出一些不同的特征:坝底水平顺河向拉应力较大,坝体水平位移较大。这需在进行软基上的重力坝设计和分析工作中予以重视。

关键词：覆盖层重力坝有限元计算工作性态抗滑稳定安全性

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Hardfill坝结构破坏模型试验研究

水利学报 2012年第10期43卷 1214-1222页

作者：熊堃何蕴龙吴迪长江勘测规划设计研究院湖北武汉430010 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 中国水电顾问集团成都勘测设计研究院四川成都610072

Hardfill坝是一种新坝型,有必要研究其结构破坏模式与破坏机理,评价结构安全度以促进新坝型的发展和应用。采用地质力学模型试验方法,进行了国内首次Hardfill坝破坏模型试验,分析大坝在外荷载作用下的变形、破坏特征及其演变过程。试验... 详细信息

Hardfill坝是一种新坝型,有必要研究其结构破坏模式与破坏机理,评价结构安全度以促进新坝型的发展和应用。采用地质力学模型试验方法,进行了国内首次Hardfill坝破坏模型试验,分析大坝在外荷载作用下的变形、破坏特征及其演变过程。试验结果表明,Hardfill坝的破坏区域主要发生坝踵、坝趾及坝基面上,在超载过程中大坝经历了稳定、非线性变形以及失稳破坏3个阶段;大坝破坏模式为坝踵首先出现开裂,坝趾随即产生裂缝,最终坝体沿坝基面整体失稳,同时坝踵与坝趾附近部位开裂而形成了脱离坝体的三角形块体;坝踵、坝趾开裂超载系数K1=6.0～7.0,大变形超载系数K2=7.5～8.5,最终破坏超载系数K3=9.0～10.0。

关键词： Hardfill坝结构破坏试验破坏模式超载安全度

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堆石坝地震反应分析

人民长江 2003年第6期34卷 20-22页

作者：王玲玲何蕴龙武汉大学水利水电学院湖北武汉430072

采用动力有限元分析方法对某堆石坝工程进行了地震反应分析。分析中土石坝静力本构关系采用双屈服面弹塑性模型 ,动力本构关系采用等价粘弹性模型。在分析中 ,将动力分析与Biot固结方程进行有机的结合 ,把动力分析中求得的坝体动力反应... 详细信息

采用动力有限元分析方法对某堆石坝工程进行了地震反应分析。分析中土石坝静力本构关系采用双屈服面弹塑性模型 ,动力本构关系采用等价粘弹性模型。在分析中 ,将动力分析与Biot固结方程进行有机的结合 ,把动力分析中求得的坝体动力反应量 ,转换为初应力或初应变纳入静力分析。动力分析和静力分析依时段交叉进行 ,累积可得出坝体地震永久变形量。由坝顶动力反应、坝体地震永久变形及应力水平的分析结果表明 ,该工程在设计地震烈度下安全稳定。

关键词：堆石坝地震反应土石坝有限无法静力本构关系弹塑性模型

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观音岩水电站混合坝插入式接头的抗震性能

天津大学学报 2010年第7期43卷 583-592页

作者：熊堃何蕴龙曹学兴武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072

观音岩水电站混合坝插入式接头高度达71,m,是大坝结构的薄弱环节,接头的动静安全直接关系到工程全局.以薄层单元模拟插入式接头中堆石坝心墙与混凝土的接触面,堆石和心墙料采用Hardin非线性动力本构模型,在三维非线性静力分析基础上,基... 详细信息

观音岩水电站混合坝插入式接头高度达71,m,是大坝结构的薄弱环节,接头的动静安全直接关系到工程全局.以薄层单元模拟插入式接头中堆石坝心墙与混凝土的接触面,堆石和心墙料采用Hardin非线性动力本构模型,在三维非线性静力分析基础上,基于时程法对大坝连接坝段进行了地震动力分析,揭示了在地震过程中接头部位接触面的开合变形性态、剪切破坏及地震永久变形情况.三维非线性仿真分析的结果表明:在设防烈度地震作用下,土质防渗体与混凝土坝接触面仅在靠近顶部和两侧部位发生一定张开,张开度较小,张开持续时间短,接触面并未形成贯通的张开面;接触面剪切破坏范围较小,顶部具有一定程度的永久变形.综合来看,插入式接头的抗震安全性是有保障的.

关键词：观音岩水电站混合坝插入式接头薄层单元动力分析

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长河坝坝基廊道应力变形特性研究

岩土工程学报 2011年第11期33卷 1767-1774页

作者：熊堃何蕴龙伍小玉董园林长江勘测规划设计研究院湖北武汉430010 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 中国水电顾问集团成都勘测设计研究院四川成都610072 嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司四川广元628400

深厚覆盖层上的长河坝心墙堆石坝坝高240 m,坝基防渗墙采用顶部设置灌浆廊道的方式与坝体心墙相连接,廊道受力条件复杂,已有类似工程出现廊道破坏导致漏水的现象。采用基于子模型法的三维非线性有限元对该部位结构进行重点研究,以薄层... 详细信息

深厚覆盖层上的长河坝心墙堆石坝坝高240 m,坝基防渗墙采用顶部设置灌浆廊道的方式与坝体心墙相连接,廊道受力条件复杂,已有类似工程出现廊道破坏导致漏水的现象。采用基于子模型法的三维非线性有限元对该部位结构进行重点研究,以薄层单元模拟各种接触面,坝体材料及覆盖层采用Duncan双曲线E-μ模型,考虑大坝实际填筑施工过程和水库蓄水过程,对坝基廊道与防渗墙的应力变形状况进行分析。计算结果表明,由于在河床段沿坝轴线均不设横缝,廊道横河向正应力值较大,且极值出现在左右岸1/4跨的位置;廊道底板顺河向拉应力较大,将导致底板产生纵向裂缝;廊道与两岸灌浆平洞的结构缝三向变形形态复杂,止水设计困难。应对廊道的结构型式进行调整以及采取一定的工程措施以保障防渗系统的安全性。

关键词：长河坝水电站心墙堆石坝廊道防渗墙子模型法

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基于两向设计地震动的二维自由场构建

工程力学 2015年第2期32卷 31-36,44页

作者：何卫平何蕴龙武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072

针对在设计地震动基础上构建平面半空间自由场的问题,在综合考虑水平向与竖直向设计地震动基础上获得平面半空间自由场,实现了将设计地震动与以任意角度组合入射的P波、SV波构成的自由场相联系。首先在已有成果的基础上,研究了以任意角... 详细信息

针对在设计地震动基础上构建平面半空间自由场的问题,在综合考虑水平向与竖直向设计地震动基础上获得平面半空间自由场,实现了将设计地震动与以任意角度组合入射的P波、SV波构成的自由场相联系。首先在已有成果的基础上,研究了以任意角度入射情况下P波及其反射波、SV波及其反射波对水平向和竖直向设计地震动的贡献;然后在假设入射P波、SV波与两向设计地震动具有相同频率组成的基础上,获得了以特定角度组合入射条件下P波、SV波的频谱和相位信息;进而通过傅里叶逆变换获得入射P波、SV波的时间序列;最后依据P波、SV波及其反射波在平面半空间的传播情况获得自由场条件下平面半空间内任意点的水平向和竖直向地震动。该文所采用的波场构建方法可实现对包含任意频谱和相位信息的两向设计地震动所对应的平面半空间自由场的构建,所获得的斜入射P波和SV波也具有各自的频谱和相位信息。最终得到的平面半空间自由场任意点水平向和竖直向地震动时间序列具有非一致性;根据入射P波、SV波结合地基边界条件确定的空间点地震动时间序列可用于结构的非一致地震动输入。

关键词：设计地震动平面半空间自由场非一致输入 P波 SV波

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重力坝随机地震动力分析方法研究

水利学报 2000年第1期31卷 35-41页

作者：何蕴龙陆述远武汉水利电力大学水力发电工程系湖北武汉430072

本文用随机过程模拟坝基地震动输入及结构动力响应，运用随机振动理论进行二维重力坝结构地震动力分析．提出了二维随机地震动输入实用模型，详细论述了重力坝结构随机地震动力响应的分析方法．

关键词：重力坝地震动随机过程随机振动地震响应