混凝土面板砂砾石坝漫顶溃坝数值模拟

通过溃坝案例的现场调查和水槽模型试验,建立了面板砂砾石坝漫顶溃坝数学模型,以模拟水流特性、砂砾石料以及混凝土面板三者之间的相互作用。该模型主要由3部分组成：(1)考虑漩涡水流和砂砾石料之间的冲蚀特性,引入RNG k-ε湍流模型模拟漩涡水流的反向侵蚀;(2)通过泥沙输移公式和流体体积法(VOF法)追踪砂粒与水流侵蚀交界面,并考虑了砂砾石料的孔隙特性;(3)基于弯矩平衡法判定混凝土面板在自重和水荷载作用下的破坏过程。通过水槽模型试验对数学模型进行验证,结果表明,建立的数学模型能够准确地模拟溃决过程中漩涡水流对大坝的反向侵蚀和面板溃口的详细演化过程;该模型计算的溃口流量、堆石体溃口的发展、溃坝历时以及面板的折断长度,与实测数据的相对误差均小于15%,验证了模型的合理性。与参数化模型相比,本研究提出的溃坝模拟数学模型具有更详细的结果。     

镶嵌面板坝高模量区优化设计研究

堆石体变形控制与面板防裂是建设300m级超高混凝土面板堆石坝的关键难题,合理地选定坝体分区和筑坝材料是解决问题的主要措施之一。通过有限元数值仿真计算进行了镶嵌面板坝高模量区优化设计研究,探讨了高模量区对坝体及面板应力变形的影响。计算结果表明,当高模量区起始高程为最大坝高的23%,同时高度为最大坝高的38%时,计算结果较不设高模量区,坝体沉降和水平位移分别减小15.85%和11.68%,面板挠度和顺坡向压应力分别减小21.15%和20.97%。研究成果可为超高面板堆石坝的设计及建设提供理论依据。