王家崖水库溢洪道陡坡段底板破坏机理分析

王家崖水库溢洪道２０１１年泄洪时发现陡坡段底板出现不同程度的破坏现象,为了分析破坏原因,明确破坏机理,采用ｋ－ε双方程模型,结合ＶＯＦ法对工程原型泄洪过程进行了水力学数值模拟计算反演,并根据计算得到的特征部位水流流速与压强值,分别采用附加扬压力抬升和流速水头力矩作用两种方式对底板产生破坏的可能性进行了计算分析,分析结果表明竖向错位厚度超过０．７ｍ时,流速水头形成力矩作用的破坏结果与现场破坏形式比较一致,即流速水头形成力矩作用是王家崖溢洪道产生破坏的主要原因。     

浅析水工砼底板破坏原因及修补方法

在水利水电建筑工程枢纽中,由于高速水流冲刷,砼底板会因水流的冲击及磨损而产生破坏.总结了水工混凝土底板产生破坏的原因,并分为水上修补和水下修补两种情况,分别对破坏后修补的施工工艺和施工材料进行了分析.     

消力池底板磨蚀破坏的水力学试验研究

高水头电站泄洪消能难度较大,消能设施容易发生破坏。笔者采用模型试验和理论分析相结合的方法对铜街子水电站的泄洪消能问题进行研究。表孔闸门对称开启时,消力池的消能效果较好,从流场和压力分布特性可排除体型设计的影响;表孔闸门非对称开启时,消力池内形成流速较大的横向回流,回流形态与底板环形破坏带相似,可以判断回流携沙长期磨损是消力池底板破坏的主要原因,运行时应尽量避免非对称的开启方式。笔者通过比较表孔闸门对称和非对称两种开启方式,分析消力池流态、流场及压力特性,判断得出了消力池底板的破坏原因,并优化了电站的运行方式。研究成果对消力池的修复工作和电站后期的安全运行具有较大的指导作用。     

真三轴应力下塑性混凝土性能及破坏准则

基于5组配合比共45组塑性混凝土立方体试件的真三轴试验,研究了塑性混凝土的力学变形性能和破坏准则。结果表明,塑性混凝土第一主应力-应变关系曲线可分初始反弯段、直线段、曲线段和直线平台段,其中初始段有明显的弹性特征,直线段之后塑性变形较大。当第二、第三主应力较小时,真三轴应力下塑性混凝土试件破坏形态与单轴受压相似,当第二、第三主应力较大时,试件破坏呈现八字形斜裂缝。第一主应力随第二、第三主应力的增加而增大,且对第三主应力的变化较为敏感;对于同组配合比的塑性混凝土,固定第二主应力、变化第三主应力时的黏聚力和内摩擦角与第二和第三主应力同时成比例增加时的黏聚力和内摩擦角相比,分别是2倍和0.5倍左右;塑性混凝土三轴抗压强度是单轴抗压强度的3~5倍。在此基础上,运用强度理论分析了本文及文献的试验数据,建立了真三轴应力下塑性混凝土的二参数、三参数和四参数破坏准则,并与普通混凝土进行了比较。     

消力池底板混凝土-水-化学多场耦合模型及数值模拟

消力池是水工建筑物经常采用的消能设施之一,其长期稳定和安全运行对确保大坝正常发电和汛期安全行洪至关重要,特别是消力池底板的安全稳定尤为关键。但库水长期存在的物理和化学作用使其遭受不断的侵蚀和损伤,混凝土因而损失胶凝性,强度和耐久性能逐渐下降。通过建立考虑化学损伤的混凝土-水-化学耦合模型,数值模拟底板混凝土的化学侵蚀过程,分析化学侵蚀对消力池底板混凝土强度和耐久性的影响,预测化学侵蚀对已破损消力池底板今后运行的影响,并为今后消力池底板修复中如何提高混凝土抗化学侵蚀性提供依据。模拟结果可定量判断消力池底板的钙溶蚀量,进而判断其弱化趋势等。     

深季节冻土区平原水库护坡破坏机理及防治措施研究

黑龙江省松嫩平原上修建了许多平原水库,这些水库因为工程及气候条件原因,在水库护坡工程结构物的下面,普遍存在残留的冻土层,常常使水库土石坝护坡工程遭到严重的冻胀破坏。文章分析护坡产生冻胀的原因,从保证护坡抗冻稳定出发,提出削减和抵抗冰冻坡坏作用的护坡工程结构形式。     

基于弹性波场理论的水下闸底板脱空检测方法及应用

水闸是一种低水头的水工建筑物,其在水位调节、蓄水灌溉、水资源调控等方面应用广泛,在水利工程中发挥着十分重要的作用.由于水闸结构长期运行的过程中遭受到各种自然环境和结构特性的影响,导致存在各种安全隐患问题,而闸底板作为保障结构安全性能最重要的一部分,所以对水闸定期安全检测过程中底板脱空检测十分重要.该文基于力学弹性波方法...     

四川凉山州某滑坡变形破坏机制及稳定性研究

凉山州某滑坡体为中层大型滑坡,其危害性大。在深入调查滑坡体基本特征的基础上,结合滑坡体的赋存环境,查明该滑坡形成的地质力学模式为滑移-拉裂破坏模式,以垂直位移为主。最后采用地质分析和极限平衡对滑坡体稳定性进行了综合评价。结果表明,在天然工况下,该滑坡体处于极限平衡状态;在暴雨工况下,该滑坡体处于不稳定状态,将产生沿基覆界面的滑动破坏。     

河冰三轴压缩强度特性及破坏准则试验研究

为研究河冰在复杂应力状态下的力学性质及破坏准则,对淡水柱状冰在恒定轴向加载速率(0.4 mm/min)下,分别进行温度-6、-12、-18和-24°C,围压500、1000和1500 kPa的常规三轴压缩试验。得到天然淡水柱状冰三轴压缩应力应变曲线,三轴压缩广义剪应力峰值与温度及围压的关系,以及三轴压缩能量耗散特征,并利用莫尔库仑准则分析温度和围压对河冰强度参数的影响规律。结果表明:在所选试验条件下,柱状冰主要发生单剪破坏和延性破坏;在恒定温度条件下,广义剪应力峰值随围压的增大呈现近似线性增加;在恒定围压条件下,广义剪应力峰值随温度的升高呈现近似线性减小;根据莫尔库仑理论解释柱状冰破坏准则,在4种试验冰温下,其内摩擦角分别为21°、45°、42°和52°,黏聚力分别为1191.6、513.2、861.6和933.4 kPa;从能量特征角度考虑,柱状冰三轴压缩耗散的能量随着围压的增大有逐渐增加趋势。     

双轴受压混凝土动态力学特性及破坏准则研究

利用动静力三轴试验机进行不同加载速率、不同侧向压力下300 mm立方体混凝土的抗压试验,并对所得试验数据进行力学参数分析,在此基础上,建立考虑动态加载速率的K-G破坏准则并对其适用性进行了验证。验证分析结果表明:应变速率越低,侧压对混凝土峰值应力的增益作用越明显;混凝土峰值应变随应变速率增加,大致呈先减后增趋势;峰值应变随侧压的增大而增大, 侧压对峰值应变的影响在应变速率较低时更明显;随应变速率的增大,混凝土弹性模量呈先增后减趋势;侧压对混凝土弹性模量的影响不明显;建立的改进后的K-G准则对动态双轴受压模型描述效果好,而且该模型同时也适用于100和300 mm混凝土立方体的单向和双向应力状态。     

沙牌拱坝结构开裂及破坏机理研究

本课题是“九五”国家重点科技攻关项目——高碾压混凝土拱坝分缝与建坝材料研究中的一个研究子题,该子题针对沙牌碾压混凝土拱坝开裂问题进行研究。研究采用物理模型与数学模型相结合的方法,在物理模型中运用断裂力学理论模拟诱导缝的开裂相似,并采用光纤传感检测技术监测大坝及诱导缝的开裂破坏,获得了大坝的应力、变位及超载破坏过程和破坏形态。     

电网连锁故障演化机理与博弈预防

连锁反应故障是导致大停电的重要原因。回顾了2003年以来世界范围内3次较为严重的连锁故障造成的大停电事故，通过对连锁故障发展过程的总结，得出了连锁反应故障的演化规律与一般特征。在此基础上，对连锁反应故障的机理进行了分析。文中将博弈思想应用于连锁故障的预防，将电网出现的扰动作为对弈中的进攻方，系统被动的调整作为被动的防御，提出连锁故障的对弈防御策略，一旦电网发生扰动则系统做相应调整，类似于对弈过程二人的交替走步。机理分析表明，这种调整削弱了元件间的关联作用，将系统运行点向远离临界状态的方向移动，因此可有效预防连锁故障。     

极限上限分析中“切线法”引入非线性破坏准则的探讨

基于极限分析上限法,讨论了“切线法”引入非线性 M-C 破坏准则时采用“初始切线法”和“外切线法”对边坡临界高度、地基承载力、主动土压力３个经典土力学问题的影响,用以分析“外切线法”引入非线性破坏准则对分析岩土问题的合理性和有效性。研究表明：非线性参数对土工结构的安全性有重要影响,恰当引入岩土材料的非线性破坏特性更加符合工程实际;基于上限法通过“初始切线法”引入非线性破坏准则是众多上限解答的一个上限解答,特定条件下能够获得较好的上限解,但随着非线性参数 m 的增大由此引起的误差也越来越大,采用“外切线法”更具有效性和合理性。     

土石坝坝体灌浆劈裂与水力劈裂的机理研究

从发生机理、变形机理和力学机理方面对土石坝坝体的灌浆劈裂与水力劈裂进行了比较研究。基于断裂力学理论,将灌浆劈裂分为土体挤密、土体拉裂和土体断裂发展三个阶段进行了断裂机理分析,将水力劈裂的土体断裂发展分为浅层裂缝、深层裂缝和穿透型裂缝形成三个过程进行了断裂机理分析,并分别给出了断裂判据。     

土石坝坝体灌浆劈裂与水力劈裂的机理研究

从发生机理、变形机理和力学机理方面对土石坝坝体的灌浆劈裂与水力劈裂进行了比较研究。基于断裂力学理论,将灌浆劈裂分为土体挤密、土体拉裂和土体断裂发展三个阶段进行了断裂机理分析,将水力劈裂的土体断裂发展分为浅层裂缝、深层裂缝和穿透型裂缝形成三个过程进行了断裂机理分析,并分别给出了断裂判据。     

坚硬煤岩组合体变形破坏特征及冲击特性研究

为研究冲击地压机理,考虑冲击地压发生的“顶板-煤层”组合结构,进行了不同加载条件下的单轴组合样品试验,通过分析坚硬煤岩组合体在不同加载条件下的变形发展过程和破坏特征,初步得到组合体破坏的基本形式以及可能的突变条件。研究结果表明:试样的变形破坏呈现明显发展过程,随加载速率的变化表现为渐进破坏、劈裂破坏和整体破坏3种形式,伴随内部承载结构的削弱,最终发生整体突然失稳。结合煤岩相对滑动特性,通过分析典型冲击矿井的开采地质条件和采动效应,明确了坚硬煤岩组合条件下冲击地压的破坏模式,可为后续有针对性的灾害防治提供参考。     

单一闭合中心裂隙对岩石单轴压缩破坏特征的影响

利用颗粒流软件模拟了含单一闭合中心裂隙岩石的单轴压缩数值试验,分析了裂隙宽度、闭合裂隙长度、摩擦系数和倾角对裂隙岩石破坏特征的影响。结果显示裂隙闭合与否对裂隙岩石的强度和破坏特征存在影响;裂隙长度越小,裂隙摩擦系数越大,裂隙倾角越接近于0°或者90°时,裂隙岩石破坏特征越接近于完整岩石状态。翼型裂纹和次生裂纹的扩展形成了岩石的贯通破坏面,其中翼型裂纹表现为Ⅰ型断裂扩展形成贯通破坏面,次生裂纹表现为Ⅱ-Ⅰ型断裂扩展形成贯通破坏面。     

地震滞后滑坡的破坏机理及防治措施研究

由于地震的强烈震动作用,使一些岩质斜坡内部形成了塑性贯通区,易使斜坡成为不稳定斜坡,遭遇外力作用后就有可能形成地震滞后滑坡。以汶川地震中的某不稳定斜坡为研究对象,利用大型有限元软件ANSYS建立数值模型,研究其地震作用下的动力响应。数值模拟的结果表明:地震波穿越节理面后,发生了较大变化,使节理面上下岩体运动方式不同;岩桥在地震作用下,内部剪应力和拉应力波动较大,最终导致了岩桥的塑性贯通;层间节理位移分布很不均匀,动力响应也有较大不同。最后,根据工程地质勘察结果和不稳定斜坡的特点,确定了潜在的滑动面,并提出了裂缝注浆和削坡减载的治理措施。     

地震作用下岩质斜坡破坏机制研究

以地震作用下的非贯通节理岩质斜坡为研究对象,利用大型有限元软件ANSYS建立数值模型。数值模拟结果表明:地震作用下非贯通节理岩质斜坡的稳定系数受结构面的长度、密度、贯通率、展布方向等因素影响;节理面的位移放大效应和变形积累效应明显;岩桥的破坏在地震初期比较剧烈,之后在地震作用下继续发生破坏,在经过地震波波幅较大的波段后,斜坡的变形破坏才稳定下来;地震作用下,岩桥内部应力波动剧烈,拉剪共同作用导致了岩桥的最终破坏;层间节理位移和层间摩擦应力分布很不均匀,不同位置的节理的动力响应也有较大不同。