本文關(guān)鍵詞：瀝青混凝土防滲心墻在土石壩加固中的應(yīng)用研究

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【摘要】：采用三維有限元法對云南省尋甸縣黑山水庫瀝青混凝土心墻均質(zhì)壩進行了心墻與兩側(cè)過渡層變形協(xié)調(diào)性的數(shù)值模擬分析,研究心墻的厚度對壩體防滲的變化規(guī)律。計算中壩體和心墻的本構(gòu)模型采用鄧肯張E-B模型,對不同厚度的心墻分別進行了模擬計算,并對比其相互之間的變形協(xié)調(diào)規(guī)律及心墻對防滲的效果。對心墻下游面不同坡度分別進行了模擬計算,并對比其相互之間的應(yīng)力及變形的規(guī)律,采用線彈性斷裂力學(xué)理論方法對瀝青混凝土心墻是否可能發(fā)生水力劈裂破壞進行判別分析。計算結(jié)果顯示,壩體和心墻受到的沉降及應(yīng)力呈對稱分布,其應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律處于合理范圍,但心墻都已產(chǎn)生不同程度的拱效應(yīng),針對其可能存在的水力劈裂破壞需要進行研究。通過瀝青混凝土心墻發(fā)生水力劈裂破壞的判定準則,除左、右兩岸及壩頂?shù)牟糠謪^(qū)域外,心墻上游面的水壓力遠小于最小主應(yīng)力。結(jié)果顯示,瀝青混凝土心墻理論上發(fā)生水力劈裂的可能性極小。主要的研究結(jié)論如下：(1)采用Ansys workbench計算軟件計算得到的應(yīng)力變形的結(jié)果是合理的,不會發(fā)生水力劈裂破壞,也不會發(fā)生拉壓及剪切等相關(guān)破壞。心墻厚度在0.3m、0.4m和0.5m條件下,大部分水平位移滿足變形協(xié)調(diào)性,順河向水平位移值隨著心墻厚度的增加而變大,拱效應(yīng)越明顯,說明對心墻水平位移越不利。心墻與過渡層的沉降隨著高程的增加而變大,并且隨著心墻厚度的增加,沉降的最大值隨之減小。相對兩側(cè)的過渡層而言,心墻上部沉降小,底部沉降大,整個心墻在高度方向上有“被拉伸”的現(xiàn)象,這就為心墻產(chǎn)生拱效應(yīng)提供了必要條件。(2)心墻以受壓應(yīng)力為主,局部區(qū)域受拉,但最大壓應(yīng)力和最大拉應(yīng)力值均未超過瀝青混凝土的強度,故心墻的受力是安全的。通過驗算,并未發(fā)生水力劈裂破壞。(3)壩體加入瀝青混凝土心墻后,浸潤線明顯降低,防滲效果好,并且滲流量隨著心墻厚度的增加而減小。(4)壩體加入心墻后,使壩體下游變形減小,上游變形增大,且使壩體的大、小主應(yīng)力增加。隨著θ值的增大,小主應(yīng)力的最大值逐漸減小。心墻的順河向位移的最大值均發(fā)生在高程2141.0m附近,心墻內(nèi)都產(chǎn)生了不同程度的“拱效應(yīng)”。通過把心墻的最小主應(yīng)力與上游面水壓力進行比較,對心墻是否可能會發(fā)生水力劈裂破壞進行了判別分析,計算分析得出：除壩頂局部區(qū)域外,水壓力值遠小于心墻的最小主應(yīng)力值,心墻理論上不會發(fā)生水力劈裂破壞。
【關(guān)鍵詞】：瀝青混凝土心墻 應(yīng)力應(yīng)變 變形協(xié)調(diào) 水力劈裂 滲流
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TV641;TV543.8
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第一章 緒論13-19
• 1.1 引言13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問題14-17
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容17-18
• 1.4 本章小結(jié)18-19
• 第二章 瀝青混凝土心墻土石壩的本構(gòu)模型19-29
• 2.1 有限元法的一般原理19-20
• 2.1.1 平衡方程和連續(xù)性方程19-20
• 2.1.2 位移法建立的方程20
• 2.2 均質(zhì)壩的本構(gòu)模型20-23
• 2.2.1 鄧肯張E-v模型21-23
• 2.2.2 鄧肯張E-B模型23
• 2.2.3 抗剪強度指標23
• 2.3 有限元的分析方法23-26
• 2.3.1 計算軟件23-24
• 2.3.2 非線性問題的分析方法24-26
• 2.3.3 大壩施工及運行過程的模擬26
• 2.3.4 壩體滲流計算模型26
• 2.4 本章小結(jié)26-29
• 第三章 不同厚度防滲心墻對土石壩應(yīng)力應(yīng)變和防滲的影響29-61
• 3.1 瀝青混凝土心墻均質(zhì)壩應(yīng)力與變形分析29-43
• 3.1.1 黑山水庫概況29-33
• 3.1.1.1 工程概況29-30
• 3.1.1.2 水文概況30-31
• 3.1.1.3 地形地質(zhì)31-33
• 3.1.2 有限元法計算的模型33-34
• 3.1.3 計算參數(shù)與加載過程34-35
• 3.1.3.1 計算參數(shù)34-35
• 3.1.3.2 施工加載過程35
• 3.1.4 瀝青混凝土心墻均質(zhì)壩計算結(jié)果35-43
• 3.2 瀝青混凝土心墻與兩側(cè)過渡層變形協(xié)調(diào)性分析43-55
• 3.2.1 心墻與過渡層順河向變形協(xié)調(diào)43-50
• 3.2.2 心墻與過渡層沉降變形協(xié)調(diào)50-53
• 3.2.3 心墻變形及應(yīng)力53-55
• 3.3 心墻水力劈裂的判別55-56
• 3.4 心墻對壩體的防滲分析56-58
• 3.4.1 邊界條件的處理56-57
• 3.4.2 瀝青混凝土心墻防滲的計算結(jié)果57-58
• 3.5 本章小結(jié)58-61
• 第四章 不同下游面坡度防滲心墻的應(yīng)力與變形的分析61-81
• 4.1 壩體變形及應(yīng)力應(yīng)變61-68
• 4.2 心墻的變形和應(yīng)力應(yīng)變68-79
• 4.3 心墻水力劈裂的判別79-80
• 4.4 本章小結(jié)80-81
• 第五章 結(jié)論與展望81-85
• 5.1 結(jié)論81-82
• 5.2 展望82-85
• 致謝85-87
• 參考文獻87-93
• 附錄 作者攻讀碩士期間發(fā)表的論文和參加的科研項目93

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本文編號：606023