壩體

的關(guān)鍵是利用人工壩體將區(qū)段煤柱進(jìn)行連接形成水庫(kù)擋水壩體[3-4],所以人工壩體是整個(gè)水庫(kù)安全的關(guān)鍵因素之一,研究人工壩體全生命周期內(nèi)穩(wěn)定性是保障煤礦地下水庫(kù)執(zhí)行“導(dǎo)儲(chǔ)用”技術(shù)的核心內(nèi)容。煤礦地下水庫(kù)在運(yùn)行過(guò)程中始終處于動(dòng)載作用環(huán)境中,包括臨近工作面采動(dòng)作用、采空區(qū)頂板垮落作用、礦區(qū)煤炭開(kāi)采引起的礦震作用、區(qū)域地震引起的地震震動(dòng)作用[2,5],這些動(dòng)載作用時(shí)刻威脅著煤礦地下水庫(kù)人工壩體的安全穩(wěn)定,有必要對(duì)其抗震性能進(jìn)行研究,為煤礦地下水庫(kù)工程安全提供依據(jù)。針

km。堤壩主要由壩體、心墻、反濾層組成，堤壩建于基巖上，堤壩長(zhǎng)100m、寬150m、高30m(圖1)，堤壩的物理力學(xué)性質(zhì)見(jiàn)表1。圖1 堤壩三維實(shí)體圖表1 堤壩物理力學(xué)性質(zhì)3 數(shù)值模擬3.1 模型參數(shù)對(duì)堤壩材料進(jìn)一步提取滲透條件下的力學(xué)參數(shù)，心墻的飽和容重為21 kN·m-3，滲透參數(shù)kx、ky和kz均為1.92×10-5m/s，黏聚力為30kPa，內(nèi)摩擦角為35°。反濾層的飽和容重為22 kN·m-3，滲透參數(shù)kx、ky和kz均為1.0×10-4m/s，內(nèi)

-4]，將漿砌石壩體看作均質(zhì)體進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，這顯然與實(shí)際工程情況是不完全吻合的[5-6]。因此，如何準(zhǔn)確對(duì)漿砌石壩進(jìn)行計(jì)算有待進(jìn)一步研究。有限元法是分析漿砌石重力壩的一種重要手段。黃世濤等[7]對(duì)歐田水電站漿砌石主壩進(jìn)行三維有限元計(jì)算，分析了不同工況下其應(yīng)力和變形情況。呂石源等[8]綜合運(yùn)用分項(xiàng)系數(shù)法與有限單元法，對(duì)黃埔水庫(kù)漿砌石重力壩進(jìn)行分析。但在采用有限元法進(jìn)行漿砌石壩應(yīng)力和變形分析時(shí)，為便于計(jì)算仍將其考慮為均質(zhì)體[9-13]，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果尤其是破壞

飛等[7]在考慮壩體地基整體塑性損傷的前提下，研究了主余震對(duì)重力壩產(chǎn)生的影響。賴長(zhǎng)江等[8]對(duì)比研究了地基塑性損傷和地基線彈性下的拱壩位移和應(yīng)力情況，結(jié)果表明是否考慮地基塑性損傷對(duì)拱壩的位移和應(yīng)力影響較大。為了進(jìn)一步明確地基材料對(duì)重力壩動(dòng)力損傷特性的影響，本文以Koyna重力壩為例，分別建立壩體-地基整體塑性損傷模型、壩體損傷-地基線彈性模型及壩體損傷-地基彈塑性模型，從壩體損傷分布及壩體損傷耗能兩個(gè)方面出發(fā)，研究不同地基材料對(duì)壩體動(dòng)力損傷特性的影響。2

，介紹了該土壩的壩體土料及幾何形狀等情況[3]。但由于此項(xiàng)調(diào)查的時(shí)間較早，當(dāng)時(shí)我國(guó)的土石壩大多為50 m以下的低壩，故調(diào)查中超過(guò)百米的土石壩很少。我國(guó)的筑壩工程發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，而土石壩建設(shè)的發(fā)展尤為搶眼，其中，高土石壩的建設(shè)當(dāng)前正處于上升期，該壩型在水利建設(shè)中競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力很強(qiáng)。隨著水利事業(yè)的不斷發(fā)展，土石壩工程必將在我國(guó)的筑壩建設(shè)中占據(jù)最主要的位置。而隨著土石壩理論的發(fā)展及筑壩技術(shù)的提升，混凝土面板堆石壩及土質(zhì)心墻堆石壩，將成為今后的土石壩主導(dǎo)壩型根據(jù)該項(xiàng)調(diào)查可

安全性，也要保證壩體的安全運(yùn)營(yíng)，掌握煤層開(kāi)采過(guò)程中壩體的移動(dòng)變形機(jī)理，才能最大限度地對(duì)庫(kù)壩下煤炭資源進(jìn)行合理開(kāi)發(fā)利用[1]。但煤層埋藏深度大、地表庫(kù)壩土體結(jié)構(gòu)小，煤層埋藏深度與壩體高度比值較大，常規(guī)數(shù)值模擬、相似材料模擬和理論計(jì)算等方法難以推算壩體的移動(dòng)變形規(guī)律。采用數(shù)值模擬方法，按照邊長(zhǎng)5 m 至少要?jiǎng)澐?00 多萬(wàn)個(gè)單元網(wǎng)格，根據(jù)求解時(shí)間與網(wǎng)格數(shù)大致呈N4/3的正比關(guān)系[2-3]，完成一次模型的開(kāi)挖計(jì)算大約需要6.8 d，完成整個(gè)模擬需要的時(shí)間之長(zhǎng)是非

段的多數(shù)水利水電壩體結(jié)構(gòu)都是由混凝土組成，壩體混凝土是否能夠保證達(dá)到優(yōu)質(zhì)材料的安全標(biāo)準(zhǔn)，根本上決定了水利水電基礎(chǔ)設(shè)施的壩體功能作用發(fā)揮。近年來(lái)，某些水利水電的項(xiàng)目施工操作人員針對(duì)壩體混凝土的關(guān)鍵工程結(jié)構(gòu)沒(méi)有進(jìn)行完善的工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)管控，造成壩體混凝土產(chǎn)生多種質(zhì)量安全缺陷，進(jìn)而阻礙了壩體的安全使用效能發(fā)揮。由此能夠判斷得出，水利水電施工人員對(duì)壩體混凝土必須要給予嚴(yán)格質(zhì)量監(jiān)測(cè)，全面施行水利水電項(xiàng)目工程的質(zhì)量管控基本規(guī)定。1 水利水電工程項(xiàng)目的施工特點(diǎn)分析水利水電

體，其變形控制和壩體變形協(xié)調(diào)成為大壩結(jié)構(gòu)安全的決定性因素[3-5]，壩體的應(yīng)力應(yīng)變分析是面板堆石壩設(shè)計(jì)工作中必不可少的一部分，對(duì)設(shè)計(jì)和施工具有重要的指導(dǎo)意義[6-7]。為全面快速地評(píng)價(jià)大壩設(shè)計(jì)合理性，數(shù)值模擬成為了分析壩體變形應(yīng)力規(guī)律的有效手段。因此，本文結(jié)合金佛山面板堆石壩壩區(qū)地質(zhì)水文資料及設(shè)計(jì)方案，開(kāi)展典型剖面的壩體及地基的有限元模擬。揭示壩體-壩基的滲流特性和壩體靜力結(jié)構(gòu)特性，為滲控措施有效性及壩體安全穩(wěn)定性評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。2 工程概況及模型2.1

區(qū)、取用水設(shè)施和壩體(分為煤柱壩體和人工壩體)等部分，其具有蒸發(fā)量小、水質(zhì)自凈化(采空區(qū)巖體可以凈化礦井水)和建設(shè)運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn), 它的運(yùn)行可以很好解決礦井水外排至地面造成水資源大量浪費(fèi)和破壞當(dāng)?shù)氐乇砩鷳B(tài)的問(wèn)題[1]，從而有利于煤炭的可持續(xù)開(kāi)發(fā)。與地面水庫(kù)類似，壩體安全穩(wěn)定是煤礦地下水庫(kù)安全的核心，這主要是因?yàn)槊旱V地下水庫(kù)壩體受多種力(包括礦壓和水壓等)組合作用，一旦受到外界擾動(dòng)(如礦震)，容易發(fā)生壩體垮塌，出現(xiàn)水庫(kù)涌水事故，從而嚴(yán)重威脅到井下生產(chǎn)安全。

滲流穩(wěn)定[2]、壩體變形與穩(wěn)定的關(guān)鍵性因素，研究水在尾礦庫(kù)中的滲流問(wèn)題具有重要意義。寧民霞等[3]通過(guò)研究揭示了水對(duì)尾礦壩巖土力學(xué)的作用，重點(diǎn)研究了水的動(dòng)態(tài)變化引起的壩體變形場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)及滲流場(chǎng)的變化，反映了壩體變形量的大小與壩體的穩(wěn)定性問(wèn)題。張力霆等[4]分析了庫(kù)區(qū)水位急劇變化時(shí)壩體浸潤(rùn)線的變化規(guī)律及其對(duì)尾礦庫(kù)壩體穩(wěn)定的影響，基于二維非穩(wěn)定滲流方程，通過(guò)計(jì)算得出了壩體的非穩(wěn)定滲流場(chǎng)和壩體浸潤(rùn)線的變化規(guī)律，并通過(guò)簡(jiǎn)化Bishop法得出了浸潤(rùn)線變化與穩(wěn)定性的關(guān)

文主要目的是研究壩體與壩基的彈性模量在不同比值的情況下對(duì)壩體應(yīng)力應(yīng)變的影響，從而尋求合適的填筑材料。此工程所在的壩基基巖彈性模量Ej為12GPa，設(shè)置初始的壩體填筑材料彈性模量Et為1GPa，即彈模比βE=Et/Ej=0.083，逐漸增大壩體填筑材料的彈性模量，對(duì)不同彈模比下的壩體應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行敏感性分析，尋求最優(yōu)的壩體填筑材料彈性模量。具體的計(jì)算參數(shù)如表1所示。1.2 模型建立首先對(duì)大壩的典型斷面進(jìn)行簡(jiǎn)化，根據(jù)填充材料進(jìn)行分區(qū)，用MidasGTSNX軟件進(jìn)

節(jié)。碾壓混凝土壩壩體防滲一般采用常態(tài)混凝土防滲層、變態(tài)混凝土防滲層的防滲結(jié)構(gòu)，其可靠性至關(guān)重要。施工中，碾壓混凝土層面若存在骨料架空、層面膠結(jié)不良和透水率大等質(zhì)量問(wèn)題，運(yùn)行中則可能出現(xiàn)壩體混凝土溶蝕、析鈣、壩體滲透壓力升高或混凝土腐蝕等危害，影響結(jié)構(gòu)安全。某工程水庫(kù)蓄水后，壩體層面滲透壓力與氣溫相關(guān)性較好，冬季滲透壓力明顯增大，滲壓系數(shù)達(dá)到0.8以上。筆者基于壩體滲壓實(shí)測(cè)值，采用材料力學(xué)法，對(duì)壩體層面抗滑穩(wěn)定進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，為評(píng)價(jià)大壩壩體抗滑穩(wěn)定提供參考依據(jù)

時(shí)測(cè)量，從而獲得壩體應(yīng)變，進(jìn)一步推測(cè)壩體應(yīng)力，是一種低成本壩體監(jiān)測(cè)方法。而通過(guò)預(yù)埋式應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試壩體應(yīng)力，也是一種常見(jiàn)的應(yīng)力監(jiān)測(cè)方法。本文研究中，擬使用上述兩種監(jiān)測(cè)方法并行，通過(guò)分析數(shù)據(jù)相關(guān)性，在時(shí)域數(shù)據(jù)變化特征的分析模型下，對(duì)壩體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行更細(xì)致、更可靠的監(jiān)測(cè)。1 監(jiān)測(cè)方法與數(shù)據(jù)來(lái)源1.1 壩體應(yīng)變監(jiān)測(cè)方案最初應(yīng)用無(wú)人機(jī)機(jī)載平臺(tái)的激光點(diǎn)云設(shè)備，利用多角度的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)，在Smart3D大數(shù)據(jù)引擎的支持下，實(shí)時(shí)構(gòu)建監(jiān)測(cè)對(duì)象的DEM模型。在壩體監(jiān)測(cè)過(guò)

起的溫度場(chǎng)改變是壩體產(chǎn)生溫度裂縫的關(guān)鍵原因。對(duì)溫度場(chǎng)的研究主要分為解析方法和近似方法兩種分析方法，解析方法主要基于固體熱傳導(dǎo)理論，根據(jù)模型邊界條件的實(shí)際情況得到解的函數(shù)形式，然而實(shí)際工程中的邊界條件大都較為復(fù)雜，給解析方法在工程界的推廣運(yùn)用增加了難度。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，學(xué)者們?cè)谀M大體積混凝土施工過(guò)程溫度場(chǎng)的研究中，近似方法中的有限元法得到廣泛應(yīng)用[6-7]。文章以國(guó)內(nèi)某混凝土壩工程為研究對(duì)象，建立了大壩三維仿真模型，并對(duì)其施工過(guò)程中溫度場(chǎng)變化

積混凝土澆筑時(shí),壩體內(nèi)部散熱條件較差,水化熱堆積會(huì)導(dǎo)致壩體內(nèi)部在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都處在高溫環(huán)境中；壩體表面散熱效果好,水化熱損失較快,溫度變化很小。由此,壩體內(nèi)外較大的溫差會(huì)致使在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi),壩體某些部分的混凝土將產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力,當(dāng)應(yīng)力水平超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度后,混凝土?xí)焕?形成溫度裂縫,這些將成為新的壩體滲流通道,增加壩體的滲透壓力,降低壩體的整體穩(wěn)定性[5-7]。因此,在混凝土重力壩施工過(guò)程中進(jìn)行溫度控制是非常必要的?？刂苹炷翝仓囟?在混凝土中加入

大壩動(dòng)力響應(yīng)，如壩體的位移變形、動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)應(yīng)變和加速度等；并能夠預(yù)測(cè)大壩可能產(chǎn)生的種種形式的破壞，如壩基失穩(wěn)、裂縫、滑坡、滲漏、滑裂以及沉降等，從而來(lái)改進(jìn)工程設(shè)計(jì)的缺陷，采取相應(yīng)的地震加固措施，用以保證該土石壩的抗震穩(wěn)定[1-3]。就目前來(lái)說(shuō)，土石壩的抗震穩(wěn)定性研究工作主要集中在大壩的動(dòng)力分析、穩(wěn)定性分析、壩基和壩體的液化分析和整體穩(wěn)定性分析以及壩體永久變形等計(jì)算方面，但對(duì)于壩體滲漏或是裂縫等地震破壞形式目前仍缺乏相對(duì)可靠的計(jì)算分析方法[4]。靜力場(chǎng)分析程

大壩才能完成。因壩體直接與水體接觸，所以對(duì)壩體質(zhì)量的要求普遍較高[6]。由于土石壩是目前國(guó)內(nèi)最常見(jiàn)的壩體型式，這種壩體類型由于顆粒間空隙較大，將產(chǎn)生滲流，直接影響壩體穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行使用，壩體常常出現(xiàn)滲漏、失穩(wěn)等問(wèn)題，因此對(duì)于水庫(kù)防滲措施的制定直接影響壩體質(zhì)量及使用壽命[7]。關(guān)于水庫(kù)防滲處理，目前常采用的防滲處理措施包括水平防滲處理措施及垂直防滲處理措施，不同防滲措施防滲效果不同，且所適用的范圍不同[8]。防滲主要通過(guò)延長(zhǎng)滲透路徑，降低水力坡降，減

夠攔截暴雨徑流，壩體本身能對(duì)污染水體進(jìn)行過(guò)濾、微生物分解等凈化處理，因此早已被應(yīng)用到面源污染的治理中[6～10]。傳統(tǒng)的生態(tài)透水壩是由不同級(jí)配的礫石堆砌而成，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)欠合理，本身不牢固，在水流拖拽力的作用下，前后壩體的骨料會(huì)發(fā)生滑移，導(dǎo)致壩面的崩塌，在滲透力的作用下，壩內(nèi)的細(xì)集料會(huì)流失，導(dǎo)致壩體滲透系數(shù)增大，功能喪失。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足和缺陷，本文提出一種構(gòu)造簡(jiǎn)單、建造成本低、可凈化水質(zhì)的生態(tài)透水壩，適宜在中小河流面源污染治理工程中推廣應(yīng)用。1 方案

烈度為Ⅷ度。2 壩體設(shè)計(jì)本工程大壩壩型為粘土心墻堆石壩。壩頂高程265.0m，最大壩高110m，壩軸線長(zhǎng)1668m。上游圍堰與大壩連為一體，為大壩的一部分。圍堰頂部高程204.0m，頂寬12.0m。上游壩坡在204.0m以上坡度為1∶2，以下坡度為1∶3。下游壩坡坡度為1∶1.9，設(shè)三級(jí)馬道，馬道寬均為6.0m，頂高程分別為235.0m、205.0m和175.0m。壩體斷面分為6個(gè)區(qū)，從中部向上、下側(cè)均為(1)粘土心墻防滲區(qū)、(2A)、(2B)反濾料區(qū)、(

果，但往往不能使壩體達(dá)到無(wú)縫結(jié)構(gòu)的要求。近些年來(lái)，隨著新型材料在混凝土結(jié)構(gòu)加固措施方面的廣泛應(yīng)用，已有學(xué)者采用新型材料對(duì)混凝土壩進(jìn)行了加固處理[2-4]。在國(guó)內(nèi)外發(fā)展了多種方法對(duì)結(jié)構(gòu)損傷的情況進(jìn)行識(shí)別。曹暉等[5]利用模態(tài)柔度曲率差作為損傷指標(biāo)識(shí)別框架結(jié)構(gòu)的損傷。杜成斌等[6]采用損傷分布指標(biāo)評(píng)價(jià)Konya混凝土重力壩在非線性地震作用下的損傷程度。Pandey等[7]利用柔度矩陣對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷位置進(jìn)行識(shí)別?；炷粮邏卧趶?qiáng)震下的動(dòng)力響應(yīng)相當(dāng)復(fù)雜，到目前為止，其

的強(qiáng)度指標(biāo)，但老壩體加高擴(kuò)建時(shí)強(qiáng)度指標(biāo)選擇就有許多爭(zhēng)議，爭(zhēng)議的焦點(diǎn)就在于運(yùn)行多年的老壩體是否已經(jīng)完全排水固結(jié)，計(jì)算時(shí)是不是該用固結(jié)強(qiáng)度指標(biāo)。通過(guò)對(duì)多座老均質(zhì)土壩勘察試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)許多運(yùn)行多年的壩并沒(méi)有完全固結(jié)，由于固結(jié)剪切指標(biāo)與不排水剪切指標(biāo)相差很大，若老壩體沒(méi)有固結(jié)而在擴(kuò)建設(shè)計(jì)穩(wěn)定計(jì)算時(shí)錯(cuò)誤地選擇了固結(jié)剪切強(qiáng)度指標(biāo)則會(huì)對(duì)工程帶來(lái)很大安全隱患甚至?xí)?span id="j5i0abt0b" class="hl">壩體滑坡破壞。2 老壩體土物理特性擴(kuò)建的老壩體一般是20世紀(jì)60—70年代所修建的，由于當(dāng)時(shí)施工水平的限制許多壩

中多次出現(xiàn)不利于壩體穩(wěn)定的裂縫。目前采用最廣泛的極限平衡分析法對(duì)攔污壩穩(wěn)定性計(jì)算分析，得出攔污壩的穩(wěn)定性狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上采用FLAC-3D數(shù)值模擬對(duì)攔污壩的破壞模式進(jìn)行分析，提出了確保湖底淤泥達(dá)到固結(jié)要求，以及對(duì)攔污壩進(jìn)行了中部馬道加寬的建設(shè)性意見(jiàn)，確保了二期擴(kuò)建攔污壩的順利完工，為礦山的延續(xù)開(kāi)采，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益做出了一定的貢獻(xiàn)。1 剖面圖及參數(shù)計(jì)算根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘探與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，得到六個(gè)地質(zhì)剖面。選取2-2剖面和5-5剖面為計(jì)算剖面，并采用實(shí)際工

程數(shù)量不斷增加，壩體高度也在增加，庫(kù)容量不斷加大，保證壩體穩(wěn)固安全顯得越發(fā)重要［1］。一旦發(fā)生潰壩事故，不僅會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失，還可能造成人員傷亡甚至生態(tài)災(zāi)害［2］。分析國(guó)內(nèi)外眾多尾礦壩潰壩事例，得出潰壩的一個(gè)重要原因是沒(méi)有對(duì)山體斜坡進(jìn)行良好的處理，導(dǎo)致壩體失穩(wěn)。為了提高壩體的穩(wěn)定性，防止滑坡潰壩，對(duì)于一些坐落在比較陡峭的山體上的壩體，往往需要采取抗滑穩(wěn)定處理措施，如鋼筋樁、鋼管樁、抗剪洞等，而對(duì)于一些漿砌石壩或碾壓式土石壩，通常在壩體處于山肩部位做一條剪力溝

=0.9%。其中壩體A的位置在20 km處，壩高80 m；壩體B的位置在40 km處，壩高60 m；壩體C的位置在60 km處，壩高40 m，見(jiàn)圖1。圖1 河道縱剖面示意為了對(duì)比單個(gè)水庫(kù)大壩潰決時(shí)的洪水演進(jìn)，本文基于MIKE11模擬了3個(gè)梯級(jí)水庫(kù)發(fā)生潰決的洪水演進(jìn)情況，設(shè)置了3種工況。工況1：壩體A發(fā)生漫頂潰決，且瞬間一潰到底，壩體全部潰決；壩體B和壩體C漫頂不潰，水流經(jīng)壩頂溢流。工況2：壩體A和壩體B發(fā)生漫頂潰決，且瞬間一潰到底，壩體全部潰決；壩體C漫頂

烈度為Ⅷ度。2 壩體設(shè)計(jì)Jatigede水庫(kù)大壩壩型為粘土心墻堆石壩。壩頂高程265.00m，最大壩高110m，壩軸線長(zhǎng)1668m。上游圍堰與大壩連為一體，為大壩的一部分。圍堰頂部高程204.00m，頂寬12.00m。上游壩坡在204.00m高程以上為1∶2，以下為1∶3。下游壩坡1∶1.9，設(shè)三級(jí)馬道，馬道寬均為6.0m，頂高程分別為235.00m、205.00m和175.00m。壩體斷面分為6個(gè)區(qū)，從中部向上、下側(cè)均為(1)粘土防滲墻區(qū)、(2A)、(2

驗(yàn)和三軸試驗(yàn)測(cè)得壩體材料的物理性質(zhì)指標(biāo)和鄧肯張E－B 模型參數(shù)，采用有限元方法計(jì)算并研究分析了竣工期和滲流穩(wěn)定期高土石壩壩體應(yīng)力、應(yīng)變和變形；熊鵬、劉超群等[3]人基于鄧肯－張非線性彈性材料模型，對(duì)云南省某在建粘土心墻堆石壩逐層填筑施工和正常蓄水+9 度地震作用兩種工況情況下的壩體應(yīng)力和變形進(jìn)行了有限元數(shù)值模擬與分析；沈珠江、王劍平[4]運(yùn)用5 種不同的土石料應(yīng)力應(yīng)變模型進(jìn)行了數(shù)學(xué)模擬，論述了幾種模型的優(yōu)缺點(diǎn)及土石壩應(yīng)力應(yīng)變分析中存在的問(wèn)題。由此可見(jiàn)，粘土

加高方案的選擇對(duì)壩體的穩(wěn)定性極為關(guān)鍵[1-6]。許多研究及統(tǒng)計(jì)資料表明，影響庫(kù)岸邊坡穩(wěn)定性失穩(wěn)破壞的重要因素是地下水。地下水的滲流作用會(huì)影響邊坡內(nèi)的滲流場(chǎng)變化，并隨之影響岸坡的穩(wěn)定性[7-9]。為了確定浸潤(rùn)面位置，眾多學(xué)者采用解析方法對(duì)其進(jìn)行了研究，目前多采用數(shù)值模擬方法對(duì)其進(jìn)行工程計(jì)算[10-11]。本文對(duì)土石壩采用3種不同的加高方式（騎馬式、上游貼坡式、下游貼坡式），利用極限平衡法，對(duì)壩體進(jìn)行滲流和穩(wěn)定性分析。1 基本滲流理論地下水的流動(dòng)可以通過(guò)達(dá)西定

74.50 m。壩體上游壩坡在高程 956.00 m上為鉛直、以下為1∶0.6的斜坡，下游壩坡為1 ∶0.6，起坡點(diǎn)高程 956.00 m。某水庫(kù)壩址區(qū)出露中生界三迭系中統(tǒng)百蓬組地層，巖性主要為砂巖及泥質(zhì)粉砂巖，表層零散分布有第四系松散堆積物，其中泥質(zhì)粉砂巖屬較軟巖。2 常規(guī)法計(jì)算采用材料力學(xué)法和剛體極限平衡法[4]，對(duì)4號(hào)壩段進(jìn)行壩體及壩基強(qiáng)度、壩體及壩基接觸面抗滑穩(wěn)定性、壩體應(yīng)力進(jìn)行分析計(jì)算。4號(hào)壩段壩高73.50 m，上游壩面表層采用厚2.50 m的

，溫度不均極易在壩體中形成拉應(yīng)力，威脅壩體的穩(wěn)定和安全。國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者專家對(duì)碾壓混凝土重力壩進(jìn)行了溫度方面的分析，袁自立等對(duì)碾壓混凝土重力壩運(yùn)行期間的溫度應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了模擬分析[1],李守義等考慮了澆筑溫度對(duì)壩體溫度應(yīng)力分布的影響[2]，李明超等對(duì)設(shè)置了誘導(dǎo)縫的混凝土重力壩進(jìn)行了溫度裂縫分析[3]朱伯芳[5,6]等提出了碾壓混凝土重力壩的仿真應(yīng)力計(jì)算方法。由于冬季溫度較低，夏季溫度較高，因此，壩體在冬夏季節(jié)施工和運(yùn)行最容易產(chǎn)生較大溫度差，本文采用FALC3D

水位變化過(guò)程中，壩體內(nèi)部發(fā)生滲流作用，影響著土石壩材料特性，進(jìn)而對(duì)土石壩的穩(wěn)定性造成影響[1-3]。由于巖土體特殊的性質(zhì)，其變形處于非線性的，這種非線性變化不僅與自身材料屬性有關(guān)，還受到外在荷載等的影響[4-5]。土石壩的應(yīng)力應(yīng)變受到多種因素的影響，土石壩的填筑方式對(duì)土石壩的變形與應(yīng)變影響較為明顯，不同的水位情況下，土石壩的應(yīng)力應(yīng)變也將有很大差異[6-8]。本文利用有限元Abaqus軟件，對(duì)黏土心墻壩體進(jìn)行分析，對(duì)不同填筑方式和水位變化下的土石壩進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)

材料為主，土壩的壩體總是透水的[1]。當(dāng)壩體擋水時(shí)，上下游存在一定的水位差，水流將通過(guò)壩體向下游滲透，使壩體內(nèi)部土料處于濕潤(rùn)狀態(tài)，降低了壩體內(nèi)土料的抗剪強(qiáng)度，對(duì)壩體穩(wěn)定極為不利。因此，在壩體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮防滲、排水設(shè)施，以消除不利影響[2]。1 土壩防滲體除了均質(zhì)壩直接利用壩體進(jìn)行防滲，其余壩型均需要設(shè)置專門的防滲體，按照防滲體的組成材料，我國(guó)常見(jiàn)的防滲體包括土質(zhì)防滲體和非土質(zhì)防滲體。1.1 土質(zhì)防滲體常見(jiàn)的土質(zhì)防滲體包括黏土心墻和黏土斜墻。黏土心墻一

滲加固技術(shù)來(lái)改進(jìn)壩體的穩(wěn)定性，是堤壩加固領(lǐng)域的一種非常有效的加固方法，多年來(lái)該技術(shù)在中小型水庫(kù)上壩防滲加固中得到廣泛應(yīng)用。1.劈裂灌漿方法堤壩劈裂灌漿技術(shù)是在總結(jié)了傳統(tǒng)的堤壩灌漿技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，分析了堤壩裂縫的成因以及泥漿劈裂堤壩規(guī)律的基礎(chǔ)上提出來(lái)的。劈裂灌漿技術(shù)不論在施工工藝還是在理論研究方面取得了不少進(jìn)展。但是，山于該項(xiàng)技術(shù)的特殊性及加固對(duì)象的多樣性，所以還有很多理論方面的問(wèn)題沒(méi)有解決。2.土壩劈裂灌漿加固技術(shù)土壩劈裂灌漿防滲加固機(jī)理是多方面的，首先是

00)?湯河水庫(kù)壩體水平位移與庫(kù)水位關(guān)系分析朱化平(遼寧省湯河水庫(kù)管理局，遼寧 遼陽(yáng) 111000)湯河水庫(kù)是一座以防洪、城市和工業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉為主，結(jié)合發(fā)電、養(yǎng)魚(yú)等綜合利用的大(2)型水利樞紐工程。主要的樞紐建筑物有大壩、泄洪洞、溢洪道、發(fā)電廠。大壩為黏土斜墻砂殼壩。壩體水平位移是反映壩體運(yùn)行情況的重要指標(biāo)。通過(guò)對(duì)湯河水庫(kù)多年的水平位移觀測(cè)資料進(jìn)行分析，結(jié)果表明，大壩壩體水平位移與庫(kù)水位相關(guān)性較好，變化規(guī)律符合黏土斜墻壩運(yùn)行一般規(guī)律，壩體運(yùn)行狀態(tài)正常。

00039）基于壩體深部雙向多點(diǎn)位移監(jiān)測(cè)的尾礦壩穩(wěn)定性分析郭利君（中鐵資源集團(tuán)有限公司，北京100039）在尾礦堆積過(guò)程中，尾礦壩處在重力、外部荷載、水力滲流等多重復(fù)雜應(yīng)力環(huán)境下，壩體穩(wěn)定性受到嚴(yán)重影響，常規(guī)的監(jiān)測(cè)手段無(wú)法適應(yīng)蘭亭尾礦壩監(jiān)測(cè)區(qū)域廣、含水量高、位移變化大的特點(diǎn)。基于此，研發(fā)了新型的“大量程-防沖擊”壩體深部雙向多點(diǎn)位移監(jiān)測(cè)裝置，對(duì)尾礦堆積過(guò)程中的尾礦壩的變形進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從局部和整體對(duì)壩體的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，并提出了工程建議。尾礦壩；設(shè)備研

000）湯河水庫(kù)壩體沉陷過(guò)程規(guī)律探析朱化平（遼寧省湯河水庫(kù)管理局，遼寧遼陽(yáng)111000）本文結(jié)合湯河水庫(kù)壩體多年實(shí)測(cè)的沉陷數(shù)據(jù)，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)水庫(kù)壩體的沉陷過(guò)程進(jìn)行了回歸計(jì)算，分析相關(guān)性，選取最優(yōu)曲線，為分析壩體變形規(guī)律提供依據(jù)。壩體沉陷；數(shù)理統(tǒng)計(jì)；回歸計(jì)算；規(guī)律；湯河水庫(kù)1 概述湯河水庫(kù)壩體為黏土斜墻砂殼壩，分別在防浪墻和壩體背水坡共布設(shè)17個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，用于觀測(cè)壩體沉陷量。其中防浪墻上8個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，即C1-C8；壩體背水坡在樁號(hào)為0+100 m、0+2

ANSYS軟件的壩體加固有限元分析及開(kāi)裂模擬田 濤，王 建（湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院，湖南長(zhǎng)沙410007）本文采用三維非線性有限元分析方法對(duì)混凝土單支墩大頭壩加固改造為重力壩進(jìn)行應(yīng)力變形計(jì)算和壩體開(kāi)裂模擬，結(jié)果表明：在竣工期和滿蓄期大壩的應(yīng)力及變形分布規(guī)律基本合理；位移值也在規(guī)范允許范圍內(nèi)；水庫(kù)加固正常蓄水后，壩體出現(xiàn)開(kāi)裂可能性較小。ANSYS軟件；壩體加固；有限元分析；開(kāi)裂模擬按湖南省第一次水利普查資料顯示，湖南現(xiàn)有水庫(kù)總數(shù)14121座，占到全國(guó)

碾壓混凝土重力壩壩體加固處理及抗滑穩(wěn)定分析婁天翔(浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院,浙江 杭州 310002)層面膠結(jié)不良的碾壓混凝土重力壩存在著壩體滲漏和抗滑穩(wěn)定安全度不足兩方面的問(wèn)題，因此提出了以上游防滲面板和壩體補(bǔ)強(qiáng)灌漿為主的壩體加固處理方案，并采用了反演方法進(jìn)行壩體抗滑穩(wěn)定分析，為同類工程壩體加固設(shè)計(jì)提供了參考。圖1幅，表3個(gè)。碾壓混凝土重力壩；不良層面；加固；計(jì)算分析0 引 言早期碾壓混凝土重力壩由于在施工質(zhì)量控制上缺少經(jīng)驗(yàn)，施工質(zhì)量較差，壩體多存在膠結(jié)

一條縱縫（即新老壩體交界面），傳統(tǒng)的計(jì)算方法沒(méi)法考慮這一縱縫。結(jié)合某一實(shí)際病險(xiǎn)水庫(kù)工程，用三維有限元法（ANSYS）計(jì)算了壩體加厚后縱縫上的應(yīng)力分布情況，進(jìn)而確定具體的新老壩體接縫上的除險(xiǎn)加固方案。應(yīng)力分布；有限單元法；拱壩；加厚拱壩因壩體較薄，一般只設(shè)橫縫，不設(shè)縱向縫，只有當(dāng)壩體厚度超過(guò)40 m才考慮設(shè)縱縫，所以對(duì)于新修壩體一般都沒(méi)有縱縫。但是，對(duì)于除險(xiǎn)加固工程，因原來(lái)的壩體較單薄，需加厚，這時(shí)就產(chǎn)生了一條縱縫（平行于壩軸線）。目前常用的拱壩計(jì)算方法（拱

的耦合計(jì)算，分析壩體和面板的應(yīng)力變形，以及壩體變形對(duì)面板的影響.結(jié)果顯示：壩體的最大水平位移和最大沉降發(fā)生在壩體上游面中部；壩體最大主應(yīng)力發(fā)生在壩體底部，且隨季節(jié)溫度升高而增大，壩體最小主應(yīng)力發(fā)生在壩頂防浪墻，壩體內(nèi)部無(wú)拉應(yīng)力；面板最大拉應(yīng)力發(fā)生在距壩底1/2處，位于正常運(yùn)行期的庫(kù)水位以下，混凝土性能易弱化導(dǎo)致面板損毀，所以面板開(kāi)裂在此處發(fā)生的可能性最大.混凝土面板堆石壩；溫度場(chǎng)；耦合；應(yīng)力變形混凝土面板堆石壩是一種以堆石為壩體主體、混凝土面板為上游防滲層

分析，分析研究了壩體在地震荷載作用下的地震反應(yīng)加速度、動(dòng)應(yīng)力的大小和分布規(guī)律。關(guān)鍵字：地震；動(dòng)應(yīng)力；非線性引言本文對(duì)天白水庫(kù)壩體的地震反應(yīng)采用動(dòng)力非線性三維有限元計(jì)算分析，主要目的是研究壩體在地震作用下的地震反應(yīng)加速度、動(dòng)應(yīng)力的大小和分布規(guī)律，為設(shè)計(jì)人員進(jìn)一步優(yōu)化壩體結(jié)構(gòu)提供依據(jù)。一、土石壩動(dòng)力反應(yīng)分析方法目前，土石壩的地震反應(yīng)分析可分為等效線性和非線性兩大類[1]。雖然非線性方法從理論上更具優(yōu)勢(shì)，但由于參數(shù)難以準(zhǔn)確確定，加上計(jì)算費(fèi)用和計(jì)算時(shí)間效率的限制，

00水利工程中的壩體建筑在蓄水、防洪、水利工程發(fā)電中起著重要作用，但是一些壩體建筑在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用后，其穩(wěn)固性不斷降低，出現(xiàn)壩體松動(dòng)或者部分壩體坍塌的情況。所以對(duì)于水利工程的壩體建筑應(yīng)當(dāng)定期進(jìn)行檢查，同時(shí)采取一些加固措施，使水利工程壩體建筑的使用壽命得到延長(zhǎng)，更好發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。1 水利工程中壩體建筑常見(jiàn)的病害水利工程中壩體建筑有一些常見(jiàn)的病害，這些病害影響到了水利工程中壩體建筑的穩(wěn)固性，對(duì)壩體的整體性能有所削弱，也留下了安全隱患，如果后期有強(qiáng)

需除險(xiǎn)加固。其中壩體加高培厚就是除險(xiǎn)加固的一種常見(jiàn)方案。但有的施工單位為了省時(shí)省力，在新老壩體結(jié)合方面往往是采用直接搭接式以及其他不符合規(guī)范要求的施工方法，這樣給水庫(kù)以后的安全運(yùn)行埋下了重大隱患。因此，本文通過(guò)模型試驗(yàn)研究不同搭接方式新老壩體結(jié)合面滑移規(guī)律來(lái)驗(yàn)證正確搭接方式的安全性及可靠性。1 模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)通過(guò)搜集大量的資料得知，由于填土彈性模量很小，很難根據(jù)彈性模量相似找到替代的材料，所以在堤壩模型試驗(yàn)中，往往采用原狀土進(jìn)行試驗(yàn)，在本模型試驗(yàn)中，使用實(shí)體

時(shí)間的使用，水庫(kù)壩體正面臨著多方面的病害風(fēng)險(xiǎn)，拱壩內(nèi)外部結(jié)構(gòu)承載負(fù)荷超標(biāo)而限制了其使用性能。從水庫(kù)可持續(xù)利用角度考慮，對(duì)拱壩采取優(yōu)化加固處理是不可缺少的，壩體培厚處理工藝得到了普及應(yīng)用。1 砌石拱壩病害特點(diǎn)砌石拱壩以其受力結(jié)構(gòu)合理、能充分發(fā)揮砌體抗壓強(qiáng)度、節(jié)省工程量、就地取材以及節(jié)省水泥鋼筋等特點(diǎn)，在小型水庫(kù)建設(shè)中得到最廣泛的應(yīng)用。1)由于受當(dāng)時(shí)計(jì)算手段的限制，拱壩體型多為定圓心、等半徑的單曲等厚拱壩體型，在壩體應(yīng)力計(jì)算方面，基本采用純拱法［1］。應(yīng)力控制

真空度較高，導(dǎo)致壩體震動(dòng)。因此，確定對(duì)大壩進(jìn)行除險(xiǎn)加固。1.2 加固設(shè)計(jì)及主要問(wèn)題加固設(shè)計(jì)中，為解決泄洪能力不足和泄洪時(shí)壩體振動(dòng)問(wèn)題，經(jīng)多方案比較，最經(jīng)濟(jì)的方法是加高大壩，即在原壩頂以上加高1.2 m，同時(shí)局部改造溢洪道和進(jìn)行壩體壩基防滲灌漿處理。大壩加高方式采用后幫整體式，也就是在老壩體下游全面加厚，從壩基面開(kāi)始加厚新壩體至壩頂部，以滿足壩體的應(yīng)力和穩(wěn)定要求；結(jié)合溢洪道改造，壩體加厚材料采用C15 混凝土。新老壩體結(jié)合面采用人工鑿毛處理、增設(shè)砂漿錨桿、接

加高而成。在加高壩體時(shí)，采用放空庫(kù)容，旱地施工的方式。 在水庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中，不同蓄水方式將對(duì)老壩體的應(yīng)力產(chǎn)生不同影響，因此需要研究壩體蓄水方式對(duì)壩體變形、穩(wěn)定及應(yīng)力的影響。在實(shí)施加高壩體的方案時(shí)，存在一些問(wèn)題。 一方面，老壩體的彈性模量難以準(zhǔn)確給定，另一方面，新壩體（后期加高部分）與老壩體的材料特性存在著較大的差異性。 彈性模量的不確定性和差異性對(duì)壩體受力的影響規(guī)律值得深入研究。 在施工過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)一些與原設(shè)計(jì)、竣工圖不符的地方，而且蓄水方式有所改變，與原設(shè)

病害情況。當(dāng)發(fā)現(xiàn)壩體存在抗滑穩(wěn)定性不足，或已產(chǎn)生初步滑動(dòng)跡象時(shí)，必須詳細(xì)查找和分析壩體抗滑穩(wěn)定性不足的原因，提出妥善措施，及時(shí)處理。重力壩穩(wěn)定性;滑動(dòng)跡象;摩擦力;增大安全;系數(shù);減少揚(yáng)壓力;加強(qiáng)防滲1 重力壩抗滑穩(wěn)定性不足的主要原因根據(jù)對(duì)重力壩病害和失事情況的調(diào)查分析，壩體抗滑穩(wěn)定性不足，主要是由于重力壩在勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)用管理中存在的如下問(wèn)題造成的:1)在勘測(cè)工作中，由于對(duì)壩基地質(zhì)條件缺乏全面了解，特別是忽略了地基中存在的軟弱夾層，往往因?yàn)椴捎昧诉^(guò)

012)某尾礦壩壩體穩(wěn)定性分析文 興 ,陳 星(長(zhǎng)沙礦山研究院, 湖南長(zhǎng)沙 410012)采用摩擦公式和抗傾覆公式等原理,建立了壩體計(jì)算模型,對(duì)某尾礦庫(kù)漿砌石壩主壩體進(jìn)行了穩(wěn)定性計(jì)算分析,得出壩體抗滑穩(wěn)定性系數(shù)和壩體抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù),提出了增強(qiáng)該尾礦壩安全性的建議,對(duì)類似漿砌石壩的壩體穩(wěn)定性計(jì)算和分析有較好的參考價(jià)值。尾礦壩;漿砌石壩;穩(wěn)定性分析某尾礦壩主壩位于下水灣下游溝口,初期壩為漿砌石壩,壩頂標(biāo)高為 +367.5 m,壩高 34 m,壩頂寬 10.3

評(píng)價(jià)土石壩安全和壩體質(zhì)量的主要指標(biāo)。對(duì)于這樣一個(gè)重要指標(biāo)，國(guó)內(nèi)壩工界普遍存在某些模糊認(rèn)識(shí)，即將壩體某點(diǎn)的沉降測(cè)值視作整個(gè)壩體沉降量。筆者參加過(guò)多次土石壩工程蓄水和竣工驗(yàn)收會(huì)議，建設(shè)單位提供的建設(shè)報(bào)告和安全鑒定報(bào)告等文件，普遍是將壩體某點(diǎn)沉降測(cè)值（1/2～1/3壩高處測(cè)點(diǎn)）作為壩體最大沉降量，并以此與壩高相比，得到壩體相對(duì)沉降率。該值遠(yuǎn)小于壩體、壩基總沉降量，也遠(yuǎn)小于國(guó)外同類壩的沉降量及相對(duì)沉降率，以此評(píng)價(jià)壩體填筑輾壓質(zhì)量顯然是不恰當(dāng)?shù)?，?duì)工程驗(yàn)收是一種誤導(dǎo)

]。施工階段由于壩體結(jié)構(gòu)形狀、施工材料的性質(zhì)以及所承受的荷載等方面都隨時(shí)間的變化而變化，與運(yùn)行期相比其失效概率大、風(fēng)險(xiǎn)度高，直接影響工程結(jié)構(gòu)的安全[2]。施工期的安全監(jiān)控主要是利用施工過(guò)程中的監(jiān)測(cè)資料及時(shí)分析大壩及其基礎(chǔ)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，及時(shí)預(yù)警，以便采取必要的預(yù)防或改進(jìn)措施，避免或減少安全事故的發(fā)生。然而現(xiàn)階段對(duì)施工期大壩安全監(jiān)控的研究還較少[1，3-7]，相對(duì)于運(yùn)行期而言[8]，研究的深度和范圍也很有限，特別是對(duì)反映壩體及壩基整個(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)安全狀態(tài)的壩體變

03)巴家嘴水庫(kù)壩體變形裂縫問(wèn)題分析應(yīng)敬浩,張書(shū)光,王登科(黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司,河南鄭州 450003)巴家嘴水庫(kù)是一座集防洪、供水、灌溉及發(fā)電于一體的大(Ⅱ)型水利樞紐工程。大壩于1958年9月開(kāi)工興建,為黃土均質(zhì)壩。由于多種原因,導(dǎo)致壩體建成近40年來(lái)持續(xù)不均勻沉陷變形,壩體裂縫幾乎年年發(fā)生。由于工程質(zhì)量問(wèn)題,經(jīng)評(píng)估鑒定,該工程為三類病險(xiǎn)危壩,須進(jìn)行擴(kuò)容增泄、防滲灌漿等除險(xiǎn)加固工作,以滿足防洪保壩和供水的要求。大壩;變形;裂縫1 工程概況巴家嘴水