STUDY ON COUPLING MODEL OF SEEPAGE-FIELD AND STRESS-FIELD FOR ROLLED CONTROL CONCRETE DAM

IntroductionRCCDisbuiltwithconcreterolledandcompactedlayeruponlayer.Therefore,thereisonehorizontalconstructioninterfacebetweentwoconterminouslayers.Iftheconterminouslayersarenotcementedclosely ,theconstructioninterfaceswillbecomeweakpartsofRCCDthatinfluencethestrengthandstabilityofRCCD .Ontheotherhand ,theanti_seepageabilityofconstructioninterfacesisthedeterminantofanti_seepagecharacteristicsofthewholeRCCD .Whenadamisconstructedandfilledbywater,seepage_fieldcomesintobeinginthedambody ,w…     

在静力与动力荷载作用下拱坝的体形优化

建立了拱坝体形优化的合理而实用的数学模型,提出了有效的求解方法,特别重视工程应用,目前已应用于近三十个实际工程,取得了巨大经济效益,并已应用于250米特高拱坝的设计。作者提出了一系列有效的求解方法,如内力展开法,设计变量指数变换法等等,并首次实现了地震荷载作用下拱坝的体形优化。     

A fractional non-linear creep model for coal considering damage effect and experimental validation

Accurate prediction of coal׳s creep behavior is of great significance to coalbed methane extraction. In this study, taking into account the visco-elastic–plastic characteristics and the damage effect, a fractional non-linear model is proposed to describe the creep behavior of coal. The constitutive and creep equations of the proposed fractional non-linear model are derived via the Boltzmann superposition principle and discrete inverse Laplace transform. Furthermore, uniaxial creep tests under different axial stress conditions were carried out to validate the proposed model. It is found that the present model can describe the experimental data from creep tests with better accuracy than classical models. Particularly, the present model can predict the accelerating creep deformation of coal which classical models fail to reproduce. Finally, the parametric sensitivity analysis is performed to investigate the effects of model parameters on the creep strain. It is verified that the introduction of fractional parameters and damage factor in the present model is essential to accurate prediction of the full creep stage of coal.     

基于压缩蠕变试验的流变参数理论解析反演

大坝坝基的长期稳定性是大坝运营安全的重要保障, 而坝基岩体中的软弱夹层是影响其变形和稳定的重要因素. 为研究大岗山水电站坝基中辉绿岩脉软弱夹层在长期载荷作用下的变形机制, 在坝基边坡的试验平硐内垂直于软弱夹层进行了现场大型圆形刚性承压板压缩蠕变试验. 辨识得到可较准确表示其蠕变特性的5参量广义Kelvin模型, 克服了3 参量广义Kelvin模型收敛过快的缺陷. 基于弹性力学中的布辛涅斯克问题, 通过黏弹性理论中的拉普拉斯变换及逆变换, 推导出了刚性承压板下部岩体的5参量广义Kelvin模型表示的黏弹性变形公式, 并以此为基础反演得到流变参数.     

探讨碾压混凝土坝薄层单元有限元分析法

分析了碾压混凝土层面影响带厚度、物理力学参数等确定的方法，提出了薄层单元有限元法的原理和方法，探讨了该方法在分析碾压混凝土坝工作性态中的应用。实例表明，薄层单元有限元法能较有效地分析带有层面的碾压混凝土坝性能。     

砂岩短时单轴直接拉伸蠕变特性试验研究

采用自行设计加工的挂重型岩石材料直接拉伸装置,对重庆市某地红砂岩进行了短时分级加载单轴直接拉伸蠕变试验,并对该砂岩的蠕变特性进行了分析。结果表明,砂岩在该试验条件下具有明显的蠕变特性,其蠕变表现为衰减蠕变和稳态蠕变两个阶段,砂岩蠕变量与稳态蠕变速率随着荷载的增加而增加。应用三参量广义Kelvin模型与Burgers蠕变模型描述该砂岩的蠕变规律,结果表明,两个模型均可以准确描述该砂岩的蠕变特性,其中,Burgers蠕变模型效果更佳。本文所得结论可为从事相关研究的工作人员提供一定的借鉴。     

兼具基体蠕变和轻度界面蠕变的复合材料的本构特性

金属基复合材料的基体蠕变特性在一定的温度与应力下表现明显，当界面为非理想并具有粘弹性性质时，其对复合材料的整体蠕变亦有重要影响．本文利用具有非理想界面的复合材料的Ｍｏｒｉ－Ｔａｎａｋａ方法，研究了既具有基体蠕变又具有界面轻度蠕变的复合材料的本构关系，给出了各微结构参量对复合材料整体蠕变特性的影响     

兼具基体蠕变和轻度界面蠕变的复合材料的本构特性

金属基复合材料的基体蠕变特性在一定的温度与应力下表现明显，当界面为非理想并具有粘弹性性质时，其对复合材料的整体蠕变亦有重要影响．本文利用具有非理想界面的复合材料的Ｍｏｒｉ－Ｔａｎａｋａ方法，研究了既具有基体蠕变又具有界面轻度蠕变的复合材料的本构关系，给出了各微结构参量对复合材料整体蠕变特性的影响     

地震作用下水库坝体与水体相互作用数值模拟

地震作用下水库坝体受迫振动,推动坝后水体波动,造成水体动压作用于坝体,形成坝-水耦合作用,影响坝体安全.为了评估坝体振动引起的水面波动及坝体所受动水荷载作用,建立坝体动边界条件下的不可压水体运动数学模型,模拟了地震波作用下的坝后水体波动和动力荷载.结果 表明,在忽略坝体自身弹性变形的条件下,地震作用下坝体激发的水体表面...     

基于扰动状态概念的软岩蠕变本构模型与试验验证

软岩材料的蠕变过程从初始加载阶段开始即容易产生塑性变形,这与硬岩存在较大差异,而传统的元件模型仅在应力超过某一阈值后才开始描述其粘塑性行为。通过分析岩石加卸载时效变形过程中弹塑性状态的演变规律,以扰动状态理论为基础,确定了以塑性变形为变量的扰动因子函数,并通过塑性变形随时间的变化特征进一步建立了以时间为自变量的蠕变扰动因子演化方程。在此基础上,针对泥质页岩的蠕变变形过程,选取Burgers和Bingham模型分别描述扰动状态理论中的相对完整状态和完全调整状态,并选取蠕变扰动因子为权重函数建立了基于扰动状态理论的蠕变本构模型。通过泥质页岩的室内蠕变特性试验对模型进行有效性检验表明,理论曲线与实测曲线的逼近程度较高,蠕变扰动函数能随时间的发展持续调整相对完整状态向完全调整状态转换的过程,较高应力状态下软岩进入完全调整状态的速率较快,相对传统模型该模型具有更好的非线性及阶段协调性,可较好地描述软岩的初始、稳定和加速蠕变阶段。     

蒲石河混凝土面板堆石坝沉降特性分析

为了研究堆石坝竣工期的垂直和水平变形特性,采用ABAQUS 软件中的单元生死方法数值模拟了堆石坝的分层浇筑过程. 建立了堆石坝变形与上游水位、环境温度和时效之间的非线性关系模型. 采用多元非线性回归分析方法,根据现场观测数据确定了堆石坝变形模型中的参数. 研究表明,堆石坝沉降变形具有较好的规律性,沉降变形预测模型预测结果与现场观测值基本一致.     

DDA与FEM耦合法在分缝重力坝非线性分析中的应用

混凝土重力坝一般设有数条纵缝。纵缝使坝体的连续性遭到破坏，一般的有限单元法很难处理这样的不连续变形问题。本文首先阐述了DDA(Discontinuous Deformation Analysis)与FEM(Finite Element Method)耦合算法的原理，然后采用作者自行研制的DDA与FEM耦合法程序对一实际重力坝进行了详细的计算分析。重点讨论了纵缝的不同设置形式和缝宽大小对坝体变形和应力分布、坝底面接触应力分布以及坝基面应力分布的影响，为工程设计提供依据。     

基于联合有限元-离散元的混凝土重力坝破坏三维仿真模拟

水利工程中混凝土重力坝在地震等作用下的三维破坏形式以及破坏过程对大坝安全影响重大。本文建立了固体材料的联合有限元-离散元(Combined Finite-Discrete Element)三维数学模型,并引入Single/Smeared断裂损伤模型,模拟混凝土材料的破坏。数学模型经验证后,用于地震作用下混凝土重力坝破坏的三维数值模拟,结果表明,联合有限元-离散元方法能够有效模拟坝体的破坏模式和破坏阈值条件,且具有将坝体连续变形与不连续断裂有机结合的优点。通过一系列数值模拟工况的对比,分析了模型网格分辨率对破坏条件、破坏模式以及程序计算效率的影响,研究结果能够为大坝的抗震设计提供有价值的参考。     

考虑动水压力和流固耦合的库水-坝体-地基系统建模与动力分析

结合动水压力模型和罚函数耦合算法,考虑地基和坝体结构的接触以及边界效应,构建动水压力和流固耦合作用下的库水-坝体-地基地震响应分析模型和方法。通过与试验结果及解析解和实测数据对比,验证了本文模型和方法能准确反映系统地震荷载和分析整体耦合系统的动力响应,引入罚函数处理流固耦合界面能提高计算收敛速度。进一步以某重力坝工程实际为背景,验证本文构建的模型和方法适用于库水-坝体-地基耦合系统动力分析的可行性,并分析了地震作用下地基变形对系统动力响应的影响。     

ANALYSIS MODEL ON GRADUAL CHANGE PRINCIPLE OF EFFECT ZONES OF LAYER FACE FOR ROLLED CONTROL CONCRETE DAM

The effect zones of layer face for RCC (rolled control concrete) dam have gradual change characteristics. Based on the analysis thought of complex material, a model was built to analyze above principle of RCC dam by use of series-wound and shunt-wound connection. Some methods were proposed to determine the instantaneous Young's modulus, delayed Young's modulus and viscosity coefficient of effect zones of layer face. Above models and methods were used to mine the principle of gradual change of key calculation parameters which can response the characteristics of effect zones. The principle of gradual change was described. A model was established to analyze the three-dimensional viscoelastic problem of RCC dam. Above programs were developed. The examples show that the proposed models and methods to determine the key calculation parameters of effect zones can reflect the status of RCC dam accurately.     

A grain-boundary model for polycrystals and sintered carbides

Experimental verification is given for the predicted action of a model depicting polycrystalline or sintered-carbide systems under stress as proposed by Drucker. The models employed consisted of a regular array of hexagonal bars of aluminum separated by asphalt “cement” layers of uniform thickness throughout. Construction of the models as well as the methods used to determine the viscoelastic properties of the asphalt are described in detail. The results of a series of creep tests, each at a constant load, are compared with the predicted behavior.     

Analysis of axial strain in one-dimensional loading by different models

Different phenomenological equations based on plasticity, primary creep （as a viscoplastic mechanism）, secondary creep （as another viscoplastic mechanism） and different combinations of these equations are presented and used to describe the material inelastic deformation in uniaxial test. Agreement of the models with experimental results and with the theoretical concepts and physical realities is the criterion of choosing the most appropriate formulation for uniaxial test. A model is thus proposed in which plastic deformation, primary creep and secondary creep contribute to the inelastic deformation. However, it is believed that the hardening parameter is composed of plastic and primary creep parts. Accordingly, the axial plastic strain in a uniaxial test may no longer be considered as the hardening parameter. Therefore, a proportionality concept is proposed to calculate the plastic contribution of deformation.     

碾压混凝土浇筑层温度场计算模型研究

碾压混凝土浇筑层的初始温度和绝热温升是碾压混凝土坝设计中的常见问题之一,直接关系到温度场仿真计算的精度和计算量问题。本文考虑各碾压层混凝土浇筑时间和水化热散发时间的不同,应用Laplace变换法和叠加原理求出了多层板状结构体的一维温度场理论解答。然后以此解析解为基础,合并多个碾压层为一个浇筑层,建立了温度场等效模型,并给出了复合浇筑层的等效初始温度和等效绝热温升的计算方法。本文的方法能够较好地模拟碾压混凝土分层碾压的施工过程,便于温度场有限元计算,计算结果表明,该方法具有较高的精度。     

高拱坝气幕隔震的动力模型试验

为了研究高拱坝的气幕隔震效果,基于动力相似准则,设计了坝体-坝基-气幕-库水三相耦合系统的动力试验模型。其中,坝体材料采用河沙、重晶石粉、铁粉、松香、酒精调制而成,坝基材料采用膨胀珍珠岩和石膏调制的轻质材料,气幕厚度为1cm,均匀地覆盖在坝体上游面,气室壁材料选用ABS工程塑料。基于该模型,完成了两种实测地震波不同峰值加速度共计12个工况的大型振动台试验。试验结果表明:气幕使动水压力显著降低,坝体加速度也相应减小;靠近坝底的测点动水压力削减达70%以上,坝顶加速度减小约20%。因此,气幕可提高坝体的抗震性能。     

STUDY OF CREEP PARAMETERS OF GRANITE IN STEADY STATE UNDER CONDITIONS OF HIGH TEMPERATURE AND HYDROSTATIC PRESSURE

高温高压花岗岩钻孔实验表明,温度低于500℃,静水应力低于150MPa 状态下,岩体的钻孔变形均属于稳态蠕变变形阶段. 该文选取了广义开尔文模型来反映其特征,通过拉普拉斯变换及逆变换,详细推演出了钻孔径向位移解析解,并且考虑温度-应力的耦合效应,给出了模型参数随温度及应力变化的关系式. 利用该关系进行拟合计算,说明广义开尔文模型来表达高温高压环境中的花岗岩稳态蠕变变形特性,寻求蠕变参数是合理可靠的. 该文对于高温岩体地热资源开发中的钻孔施工与维护、钻孔变形量预测等方面,具有实际的指导意义.