【摘要】：我國華北地區(qū)修建的水庫壩型以壩高較低的土石結構壩體為主,該區(qū)域地震帶分布廣泛,筑壩土料抗震能力差,對該區(qū)域土石壩進行抗震穩(wěn)定研究具有十分重要意義。通常情況下,土石壩抗震計算主要采用擬靜力法,但該方法不僅未考慮筑壩土料的動力特性,而且不能直觀的反映壩體的局部和整體破壞情況。為能夠得到較為合理的土石壩抗震計算結果,本文采用非線性數(shù)值分析方法對何莊水庫土石壩進行動力計算,模擬了壩體在不同強度地震荷載作用下動力響應情況,從局部穩(wěn)定和整體穩(wěn)定兩個方面對壩體進行了穩(wěn)定性分析。論文的主要內容如下:(1)以加速度為核心對壩體非線性動力計算結果進行研究。非線性分析方法能夠綜合考慮不同因素對壩體局部和整體破壞的影響,其模擬動力響應過程能更好的接近實際。動力計算結果表明:壩體的不同部位加速度反應不同,隨著壩高增加,加速度值逐漸變大,加速度放大倍數(shù)隨著輸入地震波的峰值加速度增大而減小,不同方向輸入地震波的壩體加速度放大倍數(shù)基本一致;當輸入較強地震荷載時(9度),壩體產(chǎn)生破壞使其內部應力重新分布,壩體內部的應力值改變;壩體震后的水平位移大于豎向位移,兩者的位移量均隨著壩高逐漸增加。(2)基于局部穩(wěn)定性評價方法對震后壩體進行穩(wěn)定分析。壩體在地震荷載作用下會造成局部破壞影響大壩的整體穩(wěn)定性。局穩(wěn)定性評價內容包括:壩頂震陷計算、壩體單元抗震穩(wěn)定計算、防滲體安全評價以及液化可能性判別。以上四個方面的研究結果表明:當輸入較強地震荷載時(9度),壩頂震陷率超過相應安全評價指標,上、下游壩坡出現(xiàn)大范圍單元抗震穩(wěn)定安全系數(shù)小于1,防滲體產(chǎn)生貫通破壞,壩體和壩基未出現(xiàn)液化。綜合考慮局部破壞的范圍和程度,壩體的局部破壞對壩體穩(wěn)定產(chǎn)生了影響。(3)綜合動力時程線法和動力等效值法計算結果對壩坡進行抗震安全評價。動力時程線法計算得到的壩坡抗震穩(wěn)定安全系數(shù)反映了其隨地震作用過程的動態(tài)變化,而動力等效值法計算得到的壩坡抗震穩(wěn)定安全系數(shù)是地震作用總的安全系數(shù)。計算結果表明:當輸入較強地震荷載時(9度),兩種方法計算得到的上、下游壩坡抗震穩(wěn)定安全系數(shù)均小于相應安全評價指標,壩體產(chǎn)生了滑動破壞。綜合考慮兩種方法得到的計算結果,便能夠對壩坡抗震穩(wěn)定性進行判斷。
【圖文】：

圖 2.2 摩爾庫倫模型-用于定義流動法則的域.2.2 動力分析計算基本方程FLAC3D 動力分析模塊(CONFIG dynamic)能夠進行三維的完全動力分析，在進行分析過程中，采用的是完全非線性分析方法[52]。該方法能夠與結構單元模型進行耦析，進而可以分析由于地面振動帶來的土壤結構相互作用。完全非線性分析方法具有以下特點：(1)對任意的非線性本構模型，其能夠較好的賦值計算；(2)不同輸入的地震波能夠產(chǎn)生干涉和混合；(3)能夠自動模擬出結構在載作用下產(chǎn)生的永久變形；(4)如果計算過程中采用了合理的塑性本構方程，其塑性與應力相關；(5)可以同時模擬 S 波和 P 波的傳播，以及模擬二者耦合作用對模型結影響。FLAC3D 的原理[51]是求解運動方程，其動力計算可以采用任意的本構模型，因過求解運動方程可以得到合適的動力問題解答。動力計算過程中使用的材料參數(shù)與

圖 3.1 何莊水庫庫區(qū)地質剖面圖中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2015)，場區(qū)地震動峰值加速度本烈度為 VII 度），地震動反應譜特征周期為 0.40 s，按 7 度設防震設計規(guī)范》（GB50011-2010）中的有關規(guī)定，確定場地土類型地類別屬Ⅱ類，屬于抗震一般地段。場地土層剪切波速范圍值為 1步判定場地下部無液化土層。體斷面參數(shù)庫土石壩工程圍壩總長 1500m，設計壩頂寬 6m，，壩頂高程 56.50 1:3，在高程 50.00m 處設馬道寬 3.0m，馬道以下至庫底邊坡 1:3下游壩坡設計坡比 1:3，現(xiàn)狀地面高程 50.5 m～56.31m。防滲心墻坡比 1:1.8，心墻根部設防滲齒墻，齒墻底寬 1m，上下游邊坡坡詳見下圖 3.2。
【學位授予單位】：濟南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TV31;TV641

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本文編號：2706798