基于粗粒土與結構接觸面彈塑性損傷靜動力統一模型(稱作epdi模型)建立了可用于有限元分析的彈塑性損傷接觸面單元。對接觸面試驗進行了模擬,采用不同的接觸面本構模型及參數對單調和循環荷載作用下的單樁基礎的側摩阻力和樁頂位移進行了有限元分析。結果表明:包括剪應力應變關系和剪脹特性在內的接觸面力學特性對樁土相互作用分析有重要影響,需要合理地加以描述。基于試驗結果建立的彈塑性損傷接觸面單元能夠有效地用于土體與結構物相互作用分析,并能夠合理地反映土與結構接觸面的包括體應變及其與剪應變耦合特性在內的接觸面主要靜動力學特性。

采用試驗方法研究了不同的擠壓式邊墻表面處理措施對擠壓式邊墻與面板接觸面力學特性的影響規律。針對擠壓墻表面的不同措施進行了大型接觸面剪切試驗,測量了接觸面的應力應變關系,分析了主要影響因素。結果表明:采用填料可以減小接觸面的峰值剪應力,其中乳化瀝青、乳化瀝青與砂聚合物、pe膜的效果接近,瀝青油氈的減小摩擦效果更為顯著。不采用填料或者采用乳化瀝青、乳化瀝青與砂聚合物、瀝青油氈等填料時,接觸面的力學特性都表現出類似于理想彈塑性的特性,采用pe膜填料的接觸面表現出較明顯的應變軟化。clough-duncan模型能較好地模擬接觸面的起始剪切段,但當剪應力較大并接近峰值時模型預測與試驗結果表現出一定差距。建議了一個模擬該類接觸面主要力學特性的修正理想彈塑性模型,其參數少且易于確定,模型的模擬結果與試驗結果也較為符合。

用沈珠江建議的雙屈服面模型對洪家渡面板堆石壩進行了三維有限元分析.計算中考慮到堆石材料的非線性和模擬運行過程,采用了逐級增量與不平衡力修正迭代相結合的算法,經與中點增量法的結果對比,表明該算法是有效的.通過對堆石壩體在施工和逐級蓄水加載過程中的應力和變形分析,探討了壩體中某些特定單元在運行過程中的主應力軸旋轉狀態.對于壩體中部單元,在填筑過程中,主應力軸的偏轉程度多在10°以內;蓄水加載時偏轉程度增加約20%.而對于壩體上下游單元,主應力軸偏轉則更加明顯.對τσ3平面、qp平面內的一些壩體單元的應力路徑比較表明,不論是施工還是蓄水加載,qp平面內的加載路徑均較為明確

通過建立面板堆石壩三維有限元模型,并采用南水模型將整個加載過程分為若干個荷載步,體現了堆石料復雜變形特性和施工分期填筑逐級加載的特點,同時采用中點增量法求解,對兩種計算工況下的結果進行了整理分析比較,得出了一些有價值的結論。

筑壩堆石料具有明顯的非線性、壓硬性、剪脹性和應力引起的各向異性,其應力變形特性直接影響到面板、接縫的應力變形情況.合理的堆石體本構模型是保證對高堆石壩進行正確預測分析的前提,對常用的鄧肯e-b模型和南水雙屈服面模型進行了對比性分析,最后在參數等價的基礎上利用這兩個模型對一座200m級高面板壩進行了有限元分析,對造成計算差異的主要原因進行了探討,為今后計算本構模型的選用提出了建議.

主要介紹采用二維非線性和三維彈塑性有限元法對水布埡高砼面板堆石壩進行應力變形分析研究的成果。研究成果論證了設計方案的合理性和可行性。彈塑性模型由于能反映材料在高壓應力條件下的剪縮特性，因而其成果更合理些

巖土材料彈塑性損傷模型及變形局部化分析——常規的彈塑性模型由于沒有考慮到損傷和塑性的耦合作用，難以模擬破壞時由于內部損傷的累積導致的變形局部化剪切帶的形成過程，因而，不能很好地反映實際結構的細觀破壞機理。作者采用一種宏細觀結合的思路，基于細觀...

以瑯琊山抽水蓄能電站上水庫混凝土面板堆石壩為例,運用三維非線性有限元法對壩體施工和庫水的循環升降進行了詳細模擬,預測了各時期大壩的應力變形,給出了各物理量的變化過程。結果表明,壩體和面板應力變形均在合理范圍之內,總體呈周期性變化,沒有出現異常現象。

采用鄧肯-張e-b非線性彈性模型,利用數值計算方法,對某堆石壩在施工和蓄水期的應力、變形進行了計算分析,得出了堆石體和面板的最大變形值及其發生位置。結果表明:蓄水對混凝土面板堆石壩的水平位移影響較小;壩體在竣工期和正常蓄水期兩種工況下面板的最大撓度均發生在上游壩坡和堆石壓重體的交界處,應力總體較小,大壩穩定性良好。

為研究深覆蓋層上的混凝土面板堆石壩應力變形特性,以察汗烏蘇混凝土面板堆石壩為例,對堆石體采用duncanchange-b本構模型,基于ansys軟件使用有限元法對大壩進行模擬分析,得到壩體及混凝土面板在3種工況下的應力及位移分布結果。計算結果表明,隨庫水位增加,壩體大主應力逐漸增大而小主應力逐漸減小；3種工況下在x向上游壩體發生逆流向橫向位移且隨庫水位增加而減小,下游壩體發生順流向橫向位移且隨庫水位增加而增大,在y向壩體均只發生向下的位移變形,隨庫水位增加變化不大；竣工后面板大主應力主要為壓應力且隨庫水位增加而增大；竣工后面板由于發生橫向變形而出現鼓起脫空現象,隨庫水位增加至正常蓄水位脫空現象逐漸消失,在y向面板均只發生向下位移變形且隨庫水位增加而增大。

九甸峽水利樞紐工程混凝土面板堆石壩是目前國內建在深厚覆蓋層上的最高面板壩,最大壩高133m。壩址區岸坡陡峭,地形、地質條件復雜,大壩的應力應變狀態對工程的安全和運行至關重要。大壩三維有限元數值分析研究表明,采用在深厚覆蓋層中防滲墻截滲、平趾板柔性連接、覆蓋層加固處理、軟基平趾板的設計方案,壩體沉降變形、面板應力及變形形態雖與趾板建于基巖上的混凝土面板壩有所差別,但其變形量及應力水平基本適中,通過采取適當的工程措施,可以保證大壩安全,達到節省工程投資、加快工程進度的目的。

水布埡工程面板堆石壩是當前世界上最高的混凝土面板壩,在設計和施工等方面尚缺乏經驗,為此在“九五”攻關中,對其中的關鍵技術問題進行了科學研究。在計算分析方面,采用不同的計算模型對200m級面板壩施工、蓄水全過程進行了仿真計算,研究其應力變形規律;研究探索了特殊邊界、堆石體流變特性等問題,并提出了改善面板壩應力、變形的工程措施。在高面板壩三維有限元計算中引入了堆石體流變特性,初步探討了堆石體流變對高混凝土面板壩應力變形的影響;提出了耦合薄層單元和三維非線性摩擦接觸單元;對非線性k-g模型進行了改進;采用多種模型對水布埡工程面板壩進行了二維、三維仿真計算,從技術上論證了該方案的可行性

水布埡水電站面板堆石壩應力變形分析——水乖埡工程面板堆石壩是當前世界上最高的混凝土面板壩，在設計和施工等方面尚缺乏經驗，為此在“九五”攻關中．對其中的關鍵技術問題進行了科學研究。在計算分析方面，采用不同的計算模型對200m圾面板壩施工、蓄水全過...

采用三維有限元法對觀音巖面板堆石壩完建期(竣工期)和蓄水期的應力變形進行模擬計算,分析了不同時期壩體及面板的應力變形情況。計算結果表明,大壩應力變形滿足安全要求

面板壩壩體的沉降和變形影響著混凝土面板的應力和變形,進而影響壩體的安全,高面板壩更是如此。通過對水布埡面板堆石壩在二期面板澆注前的壩體實測沉降結果與計算預測結果以及其它已建高面板壩觀測結果比較,得到了高面板堆石壩施工期壩體沉降變形的一般規律。本結論對高面板堆石壩結構設計有參考作用,同時也證明了水布埡面板壩設計理念和施工方法的合理性。

在建的清江水布埡面板堆石壩高達233m,是目前同類壩型中最高的。采用msc.marc非線性有限元程序,發展了三維子模型法,對該壩進行了三維彈塑性有限元仿真分析,模擬了面板的分縫、壩體材料分區、填筑及蓄水過程,采用雙屈服面彈塑性模型模擬堆石體的變形特征。根據數值分析的結果,對壩體和面板的應力變形分布規律進行了探討。

本文用鄧肯-張(duncan-chang)模型和雙屈服面彈塑性模型對國內一座180m高的面板壩進行了三維空間有限元非線性分析和彈塑性分析。結果表明,鄧肯模型不能反應堆石體的剪縮特性,計算的面板應力較大,下游坡變形方向與實測不符,而彈塑性模型的結果比較符合已有的經驗。

積石峽面板堆石壩應力變形非線性有限元分析——基于鄧肯e—b材料本構模型，本文建立了積石峽混凝土面板堆石壩的有限元計算模型，并運用中點增量法，進行了施工期和蓄水期的應力變形非線性有限元分析，獲得了不同時期壩體、面板應力變形的分布與變化規律。通過有...

采用非線性有限元分析方法,對福建街面水電站面板堆石壩壩體及面板在施工期和蓄水期的應力變形特性進行了分析、研究,給出了壩體及面板各部分的應力、位移分布,其計算分析結果除可以為街面工程的設計、施工提供依據外,對其他類似工程也具有一定的參考價值。

利用三維有限元數值模擬方法,分析了采用擠壓墻的面板堆石壩的應力變形規律。與不采用擠壓墻和采用半擠壓墻型式的方案進行比較,研究了擠壓墻的存在及其型式對于面板堆石壩應力變形響應的影響。計算結果表明,擠壓墻的存在及其型式對于壩體的應力變形以及面板撓度變形影響較小;對面板的應力分布情況有一定影響,但不會對面板安全性產生明顯影響;擠壓墻的存在有利于減小周邊縫的沉陷變位。

厚層砂礫石覆蓋層具有較大的壓縮性,在其上修建的面板堆石壩可能產生很大的沉降變形.為研究壩體與壩基的沉降變形特征,以榕江縣龍塘水庫為例,在考慮地基覆蓋層孔隙水壓力的條件下,利用geostudio軟件的sigma/w有限元模塊對大壩及壩基進行了二維有限元模擬計算;結果表明:在大壩自重荷載的作用下,砂礫石覆蓋層產生的垂向位移較大,對面板堆石壩的沉降變形會產生較為明顯的影響;但大壩沉降變形仍然在合理的范圍內,在砂礫石覆蓋層上修建面板堆石壩具有一定的可行性.

如果需要設計一座高堆石壩（〉100m），應進行信息分析，選取各類參數并用于應力一應變分析。本文結合具體工程實例，重點就混凝土面板堆石壩面板變形特性進行了分析。