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(shí)間較長,運(yùn)行狀況不佳,淤積嚴(yán)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(shí)際問題有著重要意義。本文對常用的三種土壩加高方式進(jìn)行了研究計(jì)算,從滲流、穩(wěn)定、淤泥固結(jié)三個(gè)方面對三種加高方式進(jìn)行研究。最后對比三種加高方式各自的優(yōu)缺點(diǎn)以及實(shí)際應(yīng)用中需要考慮的問題。主要進(jìn)行的計(jì)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(jìn)行計(jì)算。此種加高方式的一個(gè)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(jì)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(qiáng)度折減系數(shù)法對加高后壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)進(jìn)行計(jì)算,可以看出,過高的浸潤線會對壩坡穩(wěn)定造成嚴(yán)重影響。同時(shí),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。可以進(jìn)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?yàn)轵T馬式加高的新加壩體壩坡要陡于原有壩坡,同時(shí)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(jìn)行加高前后的滲流和穩(wěn)定的計(jì)算。計(jì)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(jìn)行模擬計(jì)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(jì)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(yùn)行情況等方面進(jìn)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(jià)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(jìn)行處理或者合理安排好加載頻率和時(shí)間。實(shí)際工程如果采用上游貼坡式加高,不能完全參考模擬計(jì)算的結(jié)果,還應(yīng)對上游淤泥進(jìn)行固結(jié)實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步研究是否能夠在當(dāng)?shù)赜倌囿w上進(jìn)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(jì)算滲流場19-21
• 2.4 強(qiáng)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(jì)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(dá)西定律35
• 4.2.3 滲流計(jì)算方法的發(fā)展35-36
• 4.3 騎馬式加高滲流問題的計(jì)算36-37
• 4.4 騎馬式加高穩(wěn)定問題的計(jì)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(diǎn)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(diǎn)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(jì)算分析44-45
• 5.5 加高施工過程的模擬45-49
• 5.5.1 計(jì)算原理45-46
• 5.5.2 計(jì)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(yùn)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(xiàn)55-59
• 致謝59-60
• 作者簡介60

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：663515