坝体安全数值模拟分析

坝体安全数值模拟分析

张有贵

(重庆交通大学河海学院，重庆400074)

摘要:坝体安全越来越受到人们的关注，运用正确合理的评定方法来评价大坝安全因此至关重要。严格落实大坝的安全鉴定程序，加强现场监控措施，实时跟进现场安全检查，对存在的问题进行全方位分析。随着有限元计算软件的兴起，利用ABAQUS分析坝体受力情况，实际情况与有限元算法对照比较，结果表明与实际相符合，分析结果可靠度高。

关键词：大坝；安全；安全鉴定；数值模拟

1背景与意义

随着科学技术的不断进步，人民日益增长的物质文化需要和对美好生活的追求，大坝安全越来越人们的重视，特别是下游人民的安全。我国具有辽阔的国土资源和丰富的水能资源，但在时空分布不均，治水兴水对我们国家极为重要。新中国成立以来，已经建成10万左右的水库大坝，目前中国是全球拥有水库大坝最多的国家[1-3]。

2大坝安全检查程序

严格落实大坝安全鉴定程序，实行定期安全鉴定[4]，首次大坝安全鉴定是在工程竣工验收后的5年内进行，以后每隔6-10年进行一次，运行中遇到特大洪水、强烈地震等影响安全的异常现象后，应组织专门的安全鉴定。加强水库坝区地质勘探工作 结合已经建成的水库库区特征，勘察工作采用多种勘察方法[5]。现场安全检查及时对现场安全检查，主要问题一般有大坝上下游坝面出现混凝土表层混凝土剥落、霉变等情况；大坝坝面存在多处裂缝、且有线渗漏和点渗漏现象等，做好全方位检查，并且记录。对于施工中发生的问题及缺陷已进行及时处理[6-8]。

3大坝结构有限元计算

混凝土坝的可靠性计算主要体现在两个方面：

①坝体沿坝基面、两岸岸坡坝座或沿岩体中软弱构造面的滑动稳定有足够的可靠度。

②坝体各部分的强度有足够的保证。

图一：自重和水压力作用下大坝和地基最大主应力

图二：自重和水压力作用下大坝和地基最小主应力

图三：自重作用下最大主应力

图四：自重作用下最小主应力

4 大坝安全分析

4.1大坝监测资料分析

1、分析监测资料，是否存在巨大的安全隐患，分析可能影响安全的潜在原因，并且提出对应的方法。

2、从整体上对大坝安全性态做出定性评估，大坝是否安全还应结合渗流安全、结构、安全、抗震[9-11]。

4.1有限元计算分析

根据有限元计算分析，我们需要关注大坝应力是否超过规范值，同时校核大坝的抗滑稳定性。对于碾压混凝土坝，需要对其他截面进行抗滑稳定性校核，只需要输出不同位置的合力，按照抗滑稳定验算公式计算校核即可。

5结论及展望

随着计算机技术的发展，人们日益利用计算机来对结构、防渗、抗震、边坡稳定等进行分析[12]。合理的利用计算机有限元数值模拟分析计算能够节约大量的人力物力，而且大大缩短了计算周期，能够很快的得到结果。

参考文献

[1]王慧, 水利部安排部署2021年水库安全度汛工作.  中国水利, 6(2021).

[2]孙丹丹,  新形势下我国水库大坝安全管理问题与对策.  绿色环保建材, 173-174(2021).

[3]田翠丽, 陈墨冲, 论贯彻落实水利改革发展总基调对水库运行管理的现实意义. 农业开发与装备,103-104 (2021).

[4]刘美茶, 故县水库大坝安全鉴定综述. 云南水力发电 36, 220-223(2020).

[5]石捷夫,  辽宁省石湖水库下坝址下坝线岩体工程地质勘察分析.  陕西水利, 137-138(2019).

[6]王茁霖, 观音阁水库大坝现场安全检查及综合评价.  黑龙江水利科技 49, 248-250(2021).

[7]李传夫, 苏通, 果有双,  高摩赞工程渗漏分析及处理措施简介. 海河水利, 83-85+107(2021).

[8]黄世强,  混凝土坝结构缺陷检测技术进展和展望.  大坝与安全, 1-9(2016).

[9]蔡世兴,  朱海波,  马栋和,  王常明,  韩松伶,  反滤层粒度组成及厚度对大坝渗流特性的影响.水利水运工程学

报, 87-93(2021).

[10]杨春侠,曾楠,陈树,赵晓宇,考虑验证荷载对服役大坝的可靠性分析.重庆建筑19,54-57(2020).

[11]张楚汉, 金峰, 王进廷, 徐艳杰, 潘坚文, 高混凝土坝抗震安全评价的关键问题与研究进展. 水利学报47, 253-264(2016).

[12]李明超,王孜越,郭鑫宇,闫福根,碾压混凝土坝防渗层及渗控结构优化分析.应用力学学报33, 1064-1070+1123(2016).