【摘要】：基于ABAQUS軟件平臺(tái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),開(kāi)展了基于無(wú)限元-有限元耦合的超深厚覆蓋層壩基動(dòng)力仿真模擬,初步探討了強(qiáng)震區(qū)超深厚覆蓋層壩基地震波傳播過(guò)程與壩基-壩體動(dòng)力反應(yīng)特性。文中首先介紹了ABAQUS無(wú)限元計(jì)算時(shí)地震波的施加方法,其次給出了數(shù)值模型網(wǎng)格與相應(yīng)的計(jì)算參數(shù),最后通過(guò)計(jì)算得到了深厚覆蓋層壩基及上覆壩體的加速度、動(dòng)位移、動(dòng)應(yīng)力等動(dòng)變量的發(fā)展歷程。研究結(jié)果定性地捕捉到超深厚覆蓋層壩基及上覆壩體中地震加速度傳播過(guò)程與變形發(fā)展過(guò)程,直觀反映了軟弱土層的隔振作用,為研究超深厚覆蓋層壩基動(dòng)力反應(yīng)提供了一條新思路。
【圖文】：

壩基應(yīng)力影響范圍的大小來(lái)確定近場(chǎng)區(qū)域。動(dòng)力分析則缺乏劃分依據(jù)，會(huì)造成以下兩種后果:①近域壩基選取范圍過(guò)大，造成地基的剛度矩陣計(jì)算規(guī)模龐大，耗時(shí)耗力，計(jì)算效率低，且對(duì)計(jì)算精度提高不大;②近域壩基范圍選取過(guò)小，不能充分體現(xiàn)壩基對(duì)壩體動(dòng)力特性的影響，且遠(yuǎn)域?qū)虻淖饔靡膊豢珊雎裕?］。文獻(xiàn)［10］中指出，有限元地基范圍以結(jié)構(gòu)物出發(fā)的發(fā)射波在地基內(nèi)充分衰減被吸收的距離為界，認(rèn)為這個(gè)距離是從地基底面到基底面深度的3～4倍。本文建立的大壩/壩基有限元－無(wú)限元耦合模型考慮了以上建模原則，如圖1所示。其中，大壩高150m，壩基覆蓋層深度為500m。覆蓋層具有物質(zhì)組成和層次結(jié)構(gòu)復(fù)雜，厚度、埋深及分布不均一等特點(diǎn)。根據(jù)河床覆蓋層成因類型、時(shí)代和沉積建造，河床覆蓋層從老到新大致分為4層，自下而上分別為①、②、③、④層(分布與材料參數(shù)詳見(jiàn)下文)，其中第①、②、④層為粗粒土層，成因類型分別為冰水與冰積堆積、沖洪積和沖積沉積，具有承載力較高，變形模量大、低壓縮特性;第③層為細(xì)粒土層，為河湖相沉積，，根據(jù)組成物質(zhì)差異，第③層可進(jìn)一步劃分為3個(gè)亞層，自下而上分別為③-1、③-2和③-3層，其中③-1、③-3層為含礫中粗砂層，具有承載力較低，變形模量較小，低壓縮特性，③-2層為粉質(zhì)黏土層，承載力低，變形模量小，中～高壓縮特性。③層物理力學(xué)特性差，也是本文研究的重點(diǎn)。因首次嘗試應(yīng)用該方法計(jì)算超深厚覆蓋層壩基的動(dòng)力反應(yīng)，旨在通過(guò)初步探索定性分析深厚覆蓋層壩基及壩體內(nèi)部地震波的傳播規(guī)律以及壩體的動(dòng)力響應(yīng)特性，所以不追求網(wǎng)格的精細(xì)化，原則是重點(diǎn)壩體及壩體附近區(qū)域網(wǎng)格密一些，靠近覆蓋層的邊界(即無(wú)限元)的區(qū)域網(wǎng)格劃分逐漸變粗，遠(yuǎn)域部分采用無(wú)限元單元。圖1有限元-無(wú)限元

，承載力低，變形模量小，中～高壓縮特性。③層物理力學(xué)特性差，也是本文研究的重點(diǎn)。因首次嘗試應(yīng)用該方法計(jì)算超深厚覆蓋層壩基的動(dòng)力反應(yīng)，旨在通過(guò)初步探索定性分析深厚覆蓋層壩基及壩體內(nèi)部地震波的傳播規(guī)律以及壩體的動(dòng)力響應(yīng)特性，所以不追求網(wǎng)格的精細(xì)化，原則是重點(diǎn)壩體及壩體附近區(qū)域網(wǎng)格密一些，靠近覆蓋層的邊界(即無(wú)限元)的區(qū)域網(wǎng)格劃分逐漸變粗，遠(yuǎn)域部分采用無(wú)限元單元。圖1有限元-無(wú)限元耦合模型單元網(wǎng)格Fig．1Finiteandinfiniteelementmesh2．2材料參數(shù)計(jì)算模型采用線彈性。將壩基剖分為8層(如圖2所示)，由下向上依次為:第1、2層為覆蓋層①、第3、4層為覆蓋層②、第5層為覆蓋層③-1、第6層為覆蓋層③-2、第7層為覆蓋層③-3、第8層為覆蓋層④，其中③層為軟弱土層。壩體全部為堆石材料。由鄧肯-張E-ν模型進(jìn)行靜力計(jì)算，可以得到覆蓋層各材料的彈性模量和泊松比，作為無(wú)限元計(jì)算參數(shù)。各材料對(duì)應(yīng)的計(jì)算參數(shù)如表1。圖2材料分區(qū)Fig．2Materialpartition表1材料參數(shù)表Table1Materialparameters材料彈性模量/MPa泊松比密度/(g·cm－3)覆蓋層①1500．382．25覆蓋層②1300．401．96覆蓋層③-1600．342．28覆蓋層③-2500．342．112017年第6期邵磊，等:無(wú)限元在超深厚覆蓋層壩基動(dòng)力分析中的應(yīng)用1539

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本文編號(hào)：2579302