本文關(guān)鍵詞：基于ANSYS的土壩加高方案比選關(guān)鍵問題研究

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【摘要】：黃河流域出現(xiàn)了一些使用時間較長,運行狀況不佳,淤積嚴重的土壩。因此探討和研究土壩加高存在的問題和解決方案對解決工程實際問題有著重要意義。本文對常用的三種土壩加高方式進行了研究計算,從滲流、穩(wěn)定、淤泥固結(jié)三個方面對三種加高方式進行研究。最后對比三種加高方式各自的優(yōu)缺點以及實際應(yīng)用中需要考慮的問題。主要進行的計算工作如下:(1)對于下游貼坡式加高的土壩加高前后滲流及穩(wěn)定兩方面的問題進行計算。此種加高方式的一個問題在于土料的布置必然不滿足防滲原則。利用有限元思想,借助ANSYS軟件中的熱分析模塊計算滲流問題。反復(fù)迭代得出浸潤線位置。針對浸潤線位置過高的問題,采用在壩后設(shè)置褥墊排水的方式降低浸潤線。利用強度折減系數(shù)法對加高后壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)進行計算,可以看出,過高的浸潤線會對壩坡穩(wěn)定造成嚴重影響。同時,采取相應(yīng)措施之后,可以維持壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)在允許范圍之內(nèi);(2)對于騎馬式加高的土壩來講,最大的優(yōu)勢在于需要填筑的土方量少,最大的劣勢在于適用范圍較小�？梢赃M行騎馬式加高的土壩要有壩坡較為平緩的原壩體,而且上游淤泥不能太高。這是因為騎馬式加高的新加壩體壩坡要陡于原有壩坡,同時新加壩體又要在淤泥面以上。這樣新加壩體便不容易保持穩(wěn)定。因此同樣要進行加高前后的滲流和穩(wěn)定的計算。計算原理與方法與下游貼坡式加高相同;(3)對于上游貼坡式加高的土壩,關(guān)鍵問題在于淤泥的沉降與固結(jié)。由于淤泥的物理力學(xué)性質(zhì)較差,穩(wěn)定性不好,導(dǎo)致在淤泥上填土?xí)r很有可能導(dǎo)致淤泥的失穩(wěn)。因此,對不同的加載方案進行模擬計算,得出沉降量以及加載后壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)。根據(jù)數(shù)據(jù)的變化規(guī)律可以看出,每次填土越少,填土次數(shù)越多,對于壩坡安全越有利;(4)根據(jù)以上計算結(jié)果,對不同加高方式的土方量、施工難度、加高后壩體運行情況等方面進行對比,分析各自優(yōu)劣勢以及適用條件。可以得出下游貼坡式加高施工難度小,適用范圍廣,但是土方量大,造價高;騎馬式加高適用范圍小,穩(wěn)定安全性不好,但是土方量最小;上游貼坡式加高施工難度大,要對上游淤泥進行處理或者合理安排好加載頻率和時間。實際工程如果采用上游貼坡式加高,不能完全參考模擬計算的結(jié)果,還應(yīng)對上游淤泥進行固結(jié)實驗,進一步研究是否能夠在當?shù)赜倌囿w上進行加高。
【關(guān)鍵詞】：土壩加高 有限元 滲流 穩(wěn)定 沉降
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TV641.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 研究的目的與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 土壩加固工程的研究11
• 1.2.2 土壩滲流問題的研究11-12
• 1.2.3 土壩穩(wěn)定問題的研究12-14
• 1.2.4 土體固結(jié)的研究14
• 1.3 本文研究內(nèi)容以及技術(shù)路線14-16
• 1.3.1 本文主要研究內(nèi)容14-15
• 1.3.2 技術(shù)路線15-16
• 1.4 本章小結(jié)16-17
• 第二章 有限元方法介紹17-23
• 2.1 有限元思想17-18
• 2.2 ANSYS簡介18-19
• 2.3 在ANSYS中計算滲流場19-21
• 2.4 強度折減系數(shù)法21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第三章 下游貼坡式加高的數(shù)值模擬23-33
• 3.1 下游貼坡式加高簡介23
• 3.2 滲流計算結(jié)果及分析23-28
• 3.3 防滲體與排水體的設(shè)置28-30
• 3.4 土坡穩(wěn)定分析問題30-32
• 3.5 本章小結(jié)32-33
• 第四章 騎馬式加高的數(shù)值模擬33-39
• 4.1 騎馬式加高的優(yōu)劣分析33-34
• 4.2 土壩滲流問題34-36
• 4.2.1 滲流問題34-35
• 4.2.2 達西定律35
• 4.2.3 滲流計算方法的發(fā)展35-36
• 4.3 騎馬式加高滲流問題的計算36-37
• 4.4 騎馬式加高穩(wěn)定問題的計算37-38
• 4.5 本章小結(jié)38-39
• 第五章 上游貼坡式加高的數(shù)值模擬39-50
• 5.1 淤泥面上加高土壩的主要技術(shù)問題39-40
• 5.2 淤泥質(zhì)軟土的特點40-41
• 5.2.1 壩前淤泥的主要物理力學(xué)性質(zhì)40
• 5.2.2 淤泥質(zhì)軟土的特點40-41
• 5.2.3 淤泥土固結(jié)過程中微結(jié)構(gòu)變化41
• 5.3 淤泥的固結(jié)沉降問題41-44
• 5.4 上游貼坡式加高滲流與穩(wěn)定問題計算分析44-45
• 5.5 加高施工過程的模擬45-49
• 5.5.1 計算原理45-46
• 5.5.2 計算結(jié)果46-49
• 5.6 本章小結(jié)49-50
• 第六章 三種加高方式的對比50-53
• 6.1 三種加高方式需用土方量對比50
• 6.2 三種加高方式適用條件對比50-51
• 6.3 三種加高方式施工難度對比51
• 6.4 三種加高方式加高后壩體運行情況對比51-52
• 6.5 本章小結(jié)52-53
• 第七章 結(jié)論及展望53-55
• 7.1 本文結(jié)論53-54
• 7.2 研究展望54-55
• 參考文獻55-59
• 致謝59-60
• 作者簡介60

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本文編號：663515