【摘要】：混凝土面板堆石壩因?yàn)槠渥陨磉m應(yīng)性強(qiáng)、安全度高、經(jīng)濟(jì)節(jié)約的特點(diǎn)被廣泛運(yùn)用于水電建設(shè)中。隨著我國(guó)水電事業(yè)的高速發(fā)展和筑壩技術(shù)的不斷提高,越來(lái)越多的混凝土面板堆石壩開始建在覆蓋層地基上,對(duì)深厚覆蓋層地基上混凝土面板堆石壩的應(yīng)力分布和變形特性的研究就顯得尤為重要。本文在查閱資料,總結(jié)覆蓋層地基上面板堆石壩的特征、覆蓋層的特性、覆蓋層地基對(duì)混凝土面板堆石壩應(yīng)力分布和變形特性影響機(jī)理以及深覆蓋層地基上修建面板堆石壩存在的主要問(wèn)題的基礎(chǔ)上,依托九甸峽面板堆石壩研究深厚覆蓋層地基上混凝土面板堆石壩應(yīng)力分布和變形特性。通過(guò)分析比較,本文堆石體、覆蓋層選用Duncan-Chang(鄧肯-張E-B)模型,混凝土材料選用線彈性模型,在面板與墊層之間設(shè)置了Goodman接觸單元解決彈性模量相差較大的兩種介質(zhì)間的接觸問(wèn)題,面板垂直縫間設(shè)置分離縫單元,周邊縫間設(shè)置軟單元模擬。本文選用MIDAS/GTS巖土專業(yè)分析軟件建立九甸峽面板堆石壩三維有限元模型。計(jì)算中對(duì)壩體分層填筑過(guò)程和水庫(kù)蓄水過(guò)程分為20級(jí)進(jìn)行加載計(jì)算,計(jì)算完成后選取了壩體的三個(gè)典型橫剖面、最大縱斷面、整個(gè)壩體和面板,對(duì)其在竣工期、死水位時(shí)期和正常蓄水位時(shí)期三種不同工況下的應(yīng)力分布和變形形狀進(jìn)行了分析。研究主要得出以下結(jié)論:(1)對(duì)于修建在覆蓋層地基上的九甸峽面板堆石壩,壩體最大垂直向位移出現(xiàn)在覆蓋層最厚的下游壩體中間最底端,最大沉降值為57.95cm,約占?jí)胃叩?.44%。河床中央靠近壩頂1/2~1/3區(qū)域的沉降大約在38cm~48cm范圍內(nèi)。蓄水對(duì)壩體上游坡腳處的垂直向位移有較大的影響;(2)壩體順河向變形趨勢(shì)為壩體上游區(qū)域向上游移動(dòng),下游區(qū)域向下游移動(dòng),最大位移值出現(xiàn)在上、下游壩坡1/2處。水庫(kù)蓄水后,隨著蓄水深度的增大上游側(cè)位移越發(fā)減小而下游區(qū)位移越發(fā)增大。覆蓋層引起壩體竣工期順河向位移的不對(duì)稱分布。對(duì)于九甸峽面板堆石壩,竣工期位移零線偏向下游,上游位移最大值為23.30cm,下游位移最大值為12.52cm,上游位移大于下游位移。蓄水至正常蓄水位時(shí)位移零線偏轉(zhuǎn)到壩體上游側(cè),壩體上、下游的位移基本持平,數(shù)值大約在14cm左右。蓄水對(duì)壩體順河向位移有很大的影響;(3)壩體沿壩軸線向的變形呈兩岸壩體向河床中央擠壓的趨勢(shì),九甸峽左岸岸坡陡峭,右岸岸坡相對(duì)平緩,整個(gè)壩體在縱向呈顯出右岸部分壩體向左岸部分壩體“侵入”的趨勢(shì)。竣工期偏向左岸的最大位移為12.99cm,偏向右岸的最大位移為6.12cm。蓄水后沿壩軸線向的位移變化不大,河谷形態(tài)是影響壩體沿壩軸線向位移的主要因素;(4)壩體大、小主應(yīng)力基本按照覆土柱高度成比例分布,受覆蓋層的影響,最大值出現(xiàn)在上游側(cè)壩體最底部位置。壩體主要承受壓應(yīng)力,蓄水期大主應(yīng)力最大值為4.95MPa,小主應(yīng)力最大值為1.82MPa。壩體拉應(yīng)力主要集中在壩體頂部靠近兩岸的局部區(qū)域;(5)面板變形呈整個(gè)面板壓向堆石體的總體趨勢(shì)。最大撓度出現(xiàn)在河床中央接近面板底部的位置,竣工期最大撓度為10.48cm,正常蓄水位時(shí)的最大撓度為29.55cm。蓄水后上游覆蓋層變形引起的面板變形量很大;(6)面板主要承受壓應(yīng)力,最大壓應(yīng)力在河床中央靠近面板底部1/3的位置,僅在靠近兩岸壩肩的位置出現(xiàn)了局部拉應(yīng)力區(qū)。壓應(yīng)力最大值為4.77MPa,拉應(yīng)力最大值為2.08MPa。從整體來(lái)看,對(duì)壩體、面板的應(yīng)力變形計(jì)算分析結(jié)果符合深厚覆蓋層上面板堆石壩應(yīng)力和變形的一般性規(guī)律,計(jì)算結(jié)果基本合理。本文的分析結(jié)果對(duì)預(yù)測(cè)類似工程的應(yīng)力和變形有一定的參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TV641.43
【圖文】：

土面板堆石壩（CFRD）是以堆石體為支撐結(jié)構(gòu)、以上游表面澆筑的板作為主要防滲結(jié)構(gòu)的土石壩[1]。混凝土面板堆石壩的建設(shè)已有上百其自身對(duì)地基適應(yīng)能力強(qiáng)、施工速度快、受氣候條件影響小、度汛方價(jià)低廉、抗震性能好、安全性高、易就地取材等優(yōu)點(diǎn)深受到國(guó)內(nèi)外壩目前最具發(fā)展前景的壩型之一[2]。國(guó)際大壩委員會(huì)（ICOLD）2011 年世界范圍內(nèi)已建、在建、擬建的高混凝土面板堆石壩已經(jīng)超過(guò) 600 座家。其中，中國(guó)的面板堆石壩數(shù)量最多，約占總數(shù)的一半；澳大利亞西的數(shù)量次之，占比大約在 3~5%之間；其他國(guó)家面板堆石壩的數(shù)量混凝土面板堆石壩總數(shù)的 1/3[3]。混凝土面板堆石壩的國(guó)際分布情況

mrssspvpvmrsmGMpafthMpf 222211應(yīng)變的等值面，為橢圓形；等值面，為拋物線形；參數(shù)。服面模型數(shù)學(xué)表達(dá)式如下[47,48]： fqpfprqs/22221面參數(shù)，對(duì)堆石體材料可令其為 2.0。， 12331p ， 21231q

監(jiān)測(cè)結(jié)果擬合度較高，因而被廣泛應(yīng)-張（E-B）模型不能反映出堆石體各現(xiàn)出堆石體的硬化軟化、剪縮剪脹特考慮上述三個(gè)假定，該模型相對(duì)比較在工程中的應(yīng)用。因此，彈塑性模型石壩三維有限元數(shù)值分析時(shí)選用鄧肯鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在上游水壓力、兩力狀態(tài)。根據(jù)理論研究，在復(fù)雜應(yīng)力性關(guān)系，而是非線性的關(guān)系[49]。其

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本文編號(hào)：2763797