本文關(guān)鍵詞：心墻土石壩非飽和滲流穩(wěn)定及地震響應(yīng)分析

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【摘要】：土石壩是一種適用范圍廣泛、十分經(jīng)濟(jì)、能夠在復(fù)雜環(huán)境下就地取材的壩型。它具有施工快速、工序簡單明了、造價相對較低等特點,特別是在河床、河谷等有深厚覆蓋層、地質(zhì)條件差、地震頻發(fā)區(qū)域等,土石壩顯得尤為適合。但是,根據(jù)現(xiàn)在已經(jīng)統(tǒng)計出來的資料和數(shù)據(jù)顯示,在所有失事大壩中土石壩又相對其他壩型占有較大的比重。針對土石壩現(xiàn)在存在的各種問題還需要進(jìn)一步的分析研究,以便來解決其更安全、適用、經(jīng)濟(jì)的問題。本文在結(jié)合云南某在建的心墻土石壩進(jìn)行研究分析,結(jié)合相關(guān)的理論知識和前人總結(jié)的經(jīng)驗上,對土石壩進(jìn)行以下幾個方面的研究分析：(1)基于有限元法,對心墻土石壩在飽和/非飽和的滲流本構(gòu)關(guān)系下,對壩體進(jìn)行飽和/非飽和滲流研究分析。由于在非飽和條件下,浸潤面以上存在基質(zhì)吸力,溢流面上孔隙水壓力為零,溢流面以下存在超孔隙水壓力,因此考慮整個區(qū)域作為滲流計算區(qū)域；(2)基于有限元法研究壩體在各工況下的應(yīng)力-應(yīng)變情況,在數(shù)值計算中土石壩材料采用Mohr-Coulomb的非線性本構(gòu)關(guān)系,并對分層加載的施工工序進(jìn)行模擬；(3)采用時程動力分析法對該壩體進(jìn)行地震響應(yīng)的分析研究,其研究意義主要對于在正常水位作用和地震作用下的安全性能得到保證；(4)對某粘土心墻土石壩在填筑期、正常使用、校核洪水位、水位升降以及遭遇地震幾種工況下的飽和/非飽和滲流、應(yīng)力變形、邊坡穩(wěn)定、地震響應(yīng)進(jìn)行了二維的數(shù)值模擬,并對該壩體的分層填筑工序下的靜力分析進(jìn)行了三維模擬,并與二維的計算結(jié)果相互驗證。本文所有的研究內(nèi)容旨在對土石壩進(jìn)行全面的安全復(fù)合,進(jìn)而對粘土心墻土石壩的設(shè)計安全性和可靠性提供理論支持。本文的研究工作對于粘土心墻土石壩的安全研究不僅具有重要的學(xué)術(shù)意義,而且具有現(xiàn)實的工程應(yīng)用前景和價值。
【關(guān)鍵詞】：心墻土石壩 摩爾-庫倫本構(gòu)關(guān)系 非飽和滲流 邊坡穩(wěn)定 地震響應(yīng)
【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】：2015
【分類號】：TV641
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 粘土心墻土石壩的研究現(xiàn)狀13-20
• 1.2.1 非飽和滲流研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 土石壩應(yīng)力應(yīng)變問題研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.3 邊坡穩(wěn)定問題研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.4 土石壩動力問題研究現(xiàn)狀19-20
• 第二章 數(shù)值模擬基本理論20-40
• 2.1 數(shù)值模擬的基本方法20
• 2.2 土石壩材料的本構(gòu)模型20-25
• 2.2.1 彈塑性模型21-24
• 2.2.1.1 塑性矩陣21-23
• 2.2.1.2 屈服準(zhǔn)則23-24
• 2.2.2 有限元方程24-25
• 2.3 應(yīng)力-孔隙水壓力耦合分析25-29
• 2.3.1 耦合分析有限元26-29
• 2.4 滲流基本理論29-32
• 2.4.1 引言29
• 2.4.2 達(dá)西定律29-30
• 2.4.3 滲流微分方程30-31
• 2.4.4 有限元滲流方程31-32
• 2.4.5 瞬態(tài)積分32
• 2.5 邊坡穩(wěn)定基本理論32-36
• 2.5.1 飽和土的安全系數(shù)32-34
• 2.5.2 負(fù)的孔隙水壓力34
• 2.5.3 非飽和土的安全系數(shù)34-35
• 2.5.4 有限單元應(yīng)力法35-36
• 2.6 二維地震響應(yīng)研究36-38
• 2.6.1 擬靜力分析36-37
• 2.6.2 動力分析法37-38
• 2.6.3 永久變形分析38
• 2.7 本章小節(jié)38-40
• 第三章 心墻土石壩實例應(yīng)用分析40-48
• 3.1 工程概況40-43
• 3.2 二維有限元數(shù)值模擬43-45
• 3.2.1 有限元計算模型及計算模擬過程43-44
• 3.2.2 計算參數(shù)44-45
• 3.3 計算工況45-48
• 第四章 二維穩(wěn)態(tài)計算成果48-69
• 4.1 引言48
• 4.2 施工期計算結(jié)果48-55
• 4.2.1 竣工期位移結(jié)果分析48-50
• 4.2.2 竣工期應(yīng)力結(jié)果分析50-52
• 4.2.3 竣工期邊坡穩(wěn)定結(jié)果分析52-55
• 4.3 正常水位工況下的計算結(jié)果55-62
• 4.3.1 正常水位工況下的滲流結(jié)果分析55-56
• 4.3.2 正常水位工況滲流狀態(tài)下的應(yīng)力分析56-58
• 4.3.3 正常水位工況滲流狀態(tài)下的位移分析58-59
• 4.3.4 正常水位工況滲流狀態(tài)下的邊坡穩(wěn)定分析59-62
• 4.4 校核洪水位工況下的計算結(jié)果62-69
• 4.4.1 校核洪水位工況下的滲流結(jié)果分析62-63
• 4.4.2 校核洪水位工況滲流狀態(tài)下的應(yīng)力分析63-65
• 4.4.3 校核洪水位工況滲流狀態(tài)下的位移分析65-66
• 4.4.4 校核洪水位工況滲流狀態(tài)下的邊坡穩(wěn)定分析66-69
• 第五章 二維瞬態(tài)計算成果69-82
• 5.1 引言69
• 5.2 水位上升工況69-74
• 5.2.1 水位上升工況滲流結(jié)果分析69-73
• 5.2.2 水位上升工況邊坡穩(wěn)定結(jié)果分析73-74
• 5.3 水位下降工況結(jié)果分析74-77
• 5.3.1 水位下降工況滲流結(jié)果分析74-75
• 5.3.2 水位下降工況邊坡穩(wěn)定結(jié)果分析75-77
• 5.4 地震工況下的結(jié)果分析77-82
• 5.4.1 地震工況下應(yīng)力分析77-79
• 5.4.2 地震工況下位移分析79-80
• 5.4.3 地震工況下邊坡穩(wěn)定分析80-82
• 第六章 三維計算成果82-88
• 6.1 有限元計算模型及計算模擬過程82-83
• 6.2 三維計算結(jié)果分析83-88
• 第七章 結(jié)論與展望88-92
• 7.1 主要研究成果與結(jié)論88-90
• 7.2 研究展望90-92
• 參考文獻(xiàn)92-96
• 致謝96-97
• 附錄A 碩士期間發(fā)表論文97-98
• 附錄B 攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項目98

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本文編號：757887