混凝土壩安全評估與監(jiān)控方法的改進(jìn)

混凝土壩平安評估與監(jiān)控方法的改進(jìn)編輯ppt當(dāng)前矛盾：建壩規(guī)模、高度空前平安評估方法：陳舊重力壩，材料力學(xué)方法拱壩，多拱梁法抗滑穩(wěn)定，剛體極限平衡70年前老方法編輯ppt1.儀器觀測不能給出應(yīng)力場和平安系數(shù)1.1儀器測點太少總共：20壩段觀測剖面：3個〔應(yīng)變計，溫度，滲壓計〕無測點：17個123編輯ppt3層，每層3~4測點每點：3、5、7向應(yīng)變計水工結(jié)構(gòu)書本：應(yīng)力簡單實際應(yīng)力：復(fù)雜原因：分層施工溫度變化觀測剖面應(yīng)變計測點編輯ppt圖1景洪重力壩三維仿真計算第一主應(yīng)力包絡(luò)圖〔MPa〕編輯ppt圖2陳村重力壩18壩段順河剖面第一主應(yīng)力包絡(luò)圖〔MPa〕編輯ppt1.2應(yīng)變計有效率較低因素：儀器埋設(shè)基準(zhǔn)值取值自生體積變形儀器維護(hù)運(yùn)行期，應(yīng)變計有效率較低每點6個應(yīng)力分量，需6個應(yīng)變分量反算

7個應(yīng)變計，壞2支，算不出6個應(yīng)力分量編輯ppt小結(jié)：〔1〕應(yīng)變計：很難測出應(yīng)力場全貌不能給出平安系數(shù)作用：監(jiān)控校核〔2〕可用觀測資料：變位，溫度，場壓力不能給出大壩應(yīng)力場、平安系數(shù)〔3〕平安系數(shù)計算：設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)方法編輯ppt2.目前采用的平安評估方法重力壩應(yīng)力——材料力學(xué)法拱壩應(yīng)力——拱梁分載法抗滑穩(wěn)定——剛體極限平衡法七、八十年以前的老方法

優(yōu)點：積累了一定實用經(jīng)驗缺點：不能反映真實應(yīng)力狀態(tài)編輯ppt2.1現(xiàn)行平安評估方法的缺點〔1〕沒有考慮：施工溫度應(yīng)力、施工過程〔2〕只考慮：壩面水壓力未考慮：地基水荷載、地應(yīng)力、根底開挖、處理〔3〕抗滑穩(wěn)定：只考慮力的平衡未考慮應(yīng)力狀態(tài)、壩與根底相互影〔4〕拱梁分載法采用Vogt系數(shù)，太粗糙不能考慮滲流、地應(yīng)力、斷層、節(jié)理〔5〕忽略了非線性溫差〔6〕不能考慮非線性變形、裂縫、接縫影響編輯ppt評估結(jié)果：脫離實際有的工程：質(zhì)量很差，問題很多評估結(jié)果：平安系數(shù)相當(dāng)大編輯ppt3.全壩全過程有限元仿真的平安評估(1)力學(xué)特性：彈性變形、徐變、非線性變形(2)屈服準(zhǔn)那么：混凝土—五參數(shù)準(zhǔn)那么巖體—帶抗拉強(qiáng)度的Druker-Prager準(zhǔn)那么節(jié)理、接縫——Mohr-Coulumb準(zhǔn)那么(3)全壩仿真：拱壩全部壩段，重力壩單個壩段(4)全過程仿真：開工—施工—運(yùn)行氣候變化、溫度控制、接縫開合、裂縫、地應(yīng)力、施工質(zhì)量(5)荷載：自重、溫度、水壓力、滲流場、地應(yīng)力(6)反分析：充分利用觀測資料反算材料熱學(xué)、力學(xué)參數(shù)(7)平安評估：超載或降強(qiáng)，非線性計算至破壞，平安系數(shù)編輯ppt全過程有限元仿真平安評估特點充分反映實際情況充分利用觀測資料平安評估結(jié)果符合實際編輯ppt基于全過程仿真的平安評估與監(jiān)控設(shè)計階段：考慮施工過程施工階段：全壩、全過程仿真運(yùn)行階段：反分析+全壩全過程仿真編輯ppt設(shè)計階段1.優(yōu)化設(shè)計方案反映：各種復(fù)雜因素施工過程2.防止事故梅花壩響水壩柯茵布蘭壩托拉壩編輯ppt施工階段1.了解施工期溫度場、應(yīng)力場2.預(yù)報運(yùn)行期應(yīng)力場3.發(fā)現(xiàn)問題，及時處理編輯ppt運(yùn)行階段平安評估切合實際編輯ppt陳村拱壩編輯ppt編輯ppt陳村拱壩：壩高76.3m，弧長419m，28個壩段施工：1958～19621968～1972完工1978加高1.3m缺乏溫控，未冷卻即灌縫水平裂縫：高程105m，長300m，深>5m高程111.5m，長200m，深>10m壩頂豎向裂縫：深>8m根底：4條大斷層編輯ppt圖7.1.2陳村大壩整壩網(wǎng)格示意圖編輯ppt圖7.1.4陳村拱壩橫縫、施工縫、壩體裂縫單元示意圖編輯ppt圖7.3.1夏季上游面主應(yīng)力分布云圖〔單位：t/m2〕編輯ppt圖7.3.2夏季下游面主應(yīng)力分布云圖〔單位：t/m2〕編輯ppt圖7.3.3夏季壩體剖面σ1應(yīng)力分布云圖〔單位：t/m2〕編輯ppt圖7.3.4冬季上游面主應(yīng)力分布云圖〔單位：t/m2〕編輯ppt圖7.3.5冬季下游面主應(yīng)力分布云圖〔單位：t/m2〕編輯ppt圖7.3.6冬季壩體剖面應(yīng)力分布云圖〔單位：t/m2〕編輯ppt圖818壩段壩頂徑向位移計算值與實測值比較圖編輯ppt圖11.3.35考慮初應(yīng)力冬季水壓超載結(jié)構(gòu)破壞時上游面損壞分布圖編輯ppt圖11.3.36考慮初應(yīng)力冬季水壓超載結(jié)構(gòu)破壞時下游面損壞分布圖編輯ppt

(a)11壩段(b)18壩段(c)21壩段圖11.3.37考慮初應(yīng)力冬季水壓超載結(jié)構(gòu)破壞時11、18、21壩段剖面損壞分布圖編輯ppt超載系數(shù)：考慮應(yīng)力歷史：冬季1.80夏季1.91不考慮應(yīng)力歷史：2.17常規(guī)多拱梁計算：壓應(yīng)力平安系數(shù)12.34編輯ppt飽滿重力壩編輯ppt飽滿重力壩：壩高91.7m，全長1080m1937—1945，澆89%1948—1953，復(fù)建無冷卻縱縫未灌漿，220m以上無鍵槽施工質(zhì)量低裂縫多?176?267.7m?176?267.7m編輯ppt47壩段施工期溫度和應(yīng)力結(jié)果〔℃〕施工期最大溫度包絡(luò)圖〔℃〕施工期第一主應(yīng)力包絡(luò)圖(t/m2)編輯ppt運(yùn)行期溫度場1990-2005年最低溫度包絡(luò)圖(負(fù)溫)下游面負(fù)溫區(qū)水平向深約4.5m編輯ppt運(yùn)行期夏季第一主應(yīng)力等值線壩體內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)，

縱縫及施工縫縫面局部拉應(yīng)力0.2MPa。編輯ppt運(yùn)行期冬季第一主應(yīng)力等值線壩體表層混凝土受拉，

局部區(qū)域拉應(yīng)力0.8MPa。編輯ppt縱縫面開合狀態(tài)

冬季夏季縱縫在靠近下游面區(qū)域冬季張開、夏季閉合，壩體內(nèi)部區(qū)域處于大范圍〔70%〕的張開狀態(tài)。大面積縱縫的張開使壩體受力條件惡化，整個大壩不能整體受力，對壩體整體性和平安不利。編輯ppt設(shè)計水位＋地震縱縫縫面大面積受拉壩踵出現(xiàn)大面積拉應(yīng)力區(qū)，最大拉應(yīng)力值約1.0MPa壩體表層混凝土受拉。壩踵出現(xiàn)大面積拉應(yīng)力區(qū)，最大拉應(yīng)力值達(dá)1.2MPa溫升溫降編輯ppt按標(biāo)準(zhǔn)計算：材料力學(xué)方法：無拉應(yīng)力常規(guī)有限元：拉應(yīng)力深度為底寬的0.02倍標(biāo)準(zhǔn)<0.07倍抗滑穩(wěn)定：K=2.82