混凝土坝安全评估与监控方法的改进.ppt

混凝土坝安全评估与监控方法的改进 当前矛盾： 建坝规模、高度空前 安全评估方法：陈旧 重力坝，材料力学方法 拱坝，多拱梁法 抗滑稳定，刚体极限平衡 70年前老方法 1.仪器观测不能给出应力场和安全系数 1.1 仪器测点太少 总 共：20坝段 观测剖面：3个（应变计，温度，渗压计） 无 测 点：17个 3层，每层3~4测点 每点：3、5、7向应变计 水工结构书本：应力简单 实际应力：复杂 原 因：分层施工 温度变化 图1 景洪重力坝三维 仿真计算第一主 应力包络图（MPa） 图2 陈村重力坝18坝段 顺河剖面第一主应 力包络图（MPa） 1.2 应变计有效率较低 因素：仪器埋设 基准值取值 自生体积变形 仪器维护 运行期，应变计有效率较低 每点6个应力分量，需6个应变分量反算 7个应变计，坏2支，算不出6个应力分量 小结： （1）应变计：很难测出应力场全貌 不能给出安全系数 作 用：监控 校核 （2）可用观测资料：变位，温度，场压力 不能给出大坝应力场、安全系数 （3）安全系数计算：设计规范方法 2. 目前采用的安全评估方法 重力坝应力——材料力学法 拱坝应力——拱梁分载法 抗滑稳定——刚体极限平衡法 七、八十年以前的老方法 优点：积累了一定实用经验 缺点：不能反映真实应力状态 2.1 现行安全评估方法的缺点 （1）没有考虑：施工温度应力、施工过程 （2）只 考 虑：坝面水压力 未 考 虑：地基水荷载、地应力、 基础开挖、处理 （3）抗滑稳定：只考虑力的平衡 未考虑应力状态、坝与基础相互影 （4）拱梁分载法采用Vogt系数，太粗糙 不能考虑渗流、地应力、断层、节理 （5）忽略了非线性温差 （6）不能考虑非线性变形、裂缝、接缝影响 评估结果：脱离实际 有的工程：质量很差，问题很多 评估结果：安全系数相当大 3.全坝全过程有限元仿真的安全评估 (1) 力学特性：弹性变形、徐变、非线性变形 (2) 屈服准则：混凝土—五参数准则 岩 体—带抗拉强度的Druker-Prager准则 节理、接缝——Mohr-Coulumb准则 (3)全坝仿真：拱坝全部坝段，重力坝单个坝段 (4)全过程仿真：开工—施工—运行 气候变化、温度控制、接缝开合、裂缝、 地应力、施工质量 (5) 荷载：自重、温度、水压力、渗流场、地应力 (6) 反分析：充分利用观测资料反算材料热学、力学参数 (7) 安全评估：超载或降强，非线性计算至破坏，安全系数 全过程有限元仿真安全评估特点 充分反映实际情况 充分利用观测资料 安全评估结果符合实际 基于全过程仿真的安全评估与监控 设计阶段：考虑施工过程 施工阶段：全坝、全过程仿真 运行阶段：反分析+全坝全过程仿真 设计阶段 1.优化设计方案 反映：各种复杂因素 施工过程 2.避免事故 梅花坝 响水坝 柯茵布兰坝 托拉坝 施工阶段 1.了解施工期温度场、应力场 2.预报运行期应力场 3.发现问题，及时处理 运行阶段 安全评估切合实际 陈村拱坝 陈村拱坝： 坝高76.3m，弧长419m，28个坝段 施工：1958～1962 1968～1972完工 1978 加高1.3m 缺乏温控，未冷却即灌缝 水平裂缝：高程105m，长300m，深5m 高程111.5m，长200m，深10m 坝顶竖向裂缝：深8m 基础：4条大断层 超载系数： 考