胶凝砂砾石坝静动力应力变形特性有限元分析

摘要

胶凝砂砾石坝是目前尚处于发展阶段的新坝型，其静动力应力变形特性及相关因素的研究相对较少，本文对其静动力应力变形特性的研究工作，具有一定的理论意义和工程实践意义。
　　首先，本文对胶凝砂砾石坝的研究进展进行了全面的分析与总结；然后，对现有的几种胶凝砂砾石材料静动力本构模型进行了对比分析，在此基础上选择了较为适宜的本构模型；其次，运用正交试验法进行胶凝砂砾石坝静力应力变形特性关于相关因素的敏感性研究，运用单因素分析法研究相关因素对坝体静动力应力变形的影响规律。结果表明：（1）静力作用下，坝体应力变形特性对相关因素的敏感程度由大到小依次为：坝高、胶凝含量、上下游坝坡坡比；随坝高的增加，坝体应力变形均有所增加，随胶凝含量的増加，坝体位移有所减小，应力增加；坝体水平位移受上下游坡比的影响较大，且随上下游坝坡坡比的变缓而减小。（2）动力作用下，随坝高的増大，坝体动力响应增大；随胶凝含量的增多，坝体动力加速度及应力增大，位移减小；随上下游坝坡坡比的变缓，坝体动力加速度增大，位移及应力减小。最后，结合守口堡水库胶凝砂砾石坝实例，进行了该坝静动力应力变形特性有限元分析研究，结果表明：（1）静力作用下，完建期坝体水平位移基本对称，从坝轴线到两侧坝坡逐渐增大，蓄水坝后，体产生向下游的水平位移；坝体最大竖直位移发生在坝体中部；坝体成力分布规则，完建期均为压应力，蓄水工况下，上游靠坝基面出现拉应力区，但拉应力较小：（2）该坝采用常态混凝土作为上下游坝面防渗层，在动力作用下，坝体最大、最小主应力出现在下游坝坡底，出现应力集中现象。
　　本文的计算分析结果可为工程设计提供重要的参考依据，本文的研究方法和研究成果对类似工程问题的研究具有较好的借鉴意义。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 胶凝砂砾石坝的发展历程

1.3 胶凝砂砾石坝研究进展

1.4 本课题研究的必要性

1.5 研究目的与研究内容

1.6 技术路线

2 胶凝砂砾石材料的应力－应变特性及其影响因素分析

2.1 胶凝砂砾石材料静力应力-应变特性

2.2 胶凝砂砾石材料动力应力-应变特性

2.3 胶凝砂砾石材料静动力应力-变形特性的影响因素及影响规律

2.4 本章小结

3.1 胶凝砂砾石材料静力本构模型

3.2 胶凝砂砾石材料动力本构模型

3.3 本章小结

4 胶凝砂砾石坝应力变形的影响因素及其影响规律分析

4.1 胶凝砂砾石坝应力变形影响因素的敏感性分析

4.2 各相关因素对胶凝砂砾石坝静力应力变形的影响规律

4.3 各相关因素对胶凝砂砾石坝动力响应的影响规律

4.4 本章小结

5 胶凝砂砾石坝防渗方案对比及坝坡稳定影响因素的分析

5.1 胶凝砂砾石坝防渗方案对比

5.2 胶凝砂砾石坝坝坡稳定影响因素分析

5.3 本章小结

6.1 工程概况

6.2 计算工况与计算参数

6.3 有限元模型

6.4 大坝渗流及坝坡稳定分析

6.5 大坝静力有限元分析

6.6 大坝动力有限元分析

6.7 本章小结

7.1 结论

7.2 展望

致谢

参考文献

附录