玛尔挡水电站狭窄河谷高面板堆石坝应力变形特性研究

摘要

黄河玛尔挡水电站拦河大坝为狭窄河谷下的高混凝土面板堆石坝,最大坝高211m,河谷宽高比1.5。本文运用三维有限元方法进行研究。首先对不同河谷宽高比大坝的应力变形特性进行了分析,研究河谷束窄效应程度对坝体变形的影响,评价河谷束窄效应程度。对提高堆石体压实度、岸坡附近堆石增模等相应措施和技术方案进行分析计算,确定堆石体基础开挖方案和坝体分区,为狭窄河谷区高面板坝设计提供可靠依据;其次,对现状河谷大坝主堆石区不同填筑标准下的应力变形特性进行了分析,研究不同填筑标准对河谷束窄效应的影响;第三,对两岸陡岸坡处设置增模区与不设置增模区的坝体应力变形特性进行了对比分析,研究了陡坡处附近设置增模区对改善大坝应力变形的作用;第四,研究了面板宽度、面板分期、受压垂直缝宽度及填缝材料、坝体填筑超高对面板应力变形的影响,对面板宽度、面板分期、受压垂直缝宽度及填缝材料、坝体填筑超高等进行了方案优化选择;最后,采用场地谱人工合成地震波,基于动力时程法,计算分析了优选方案大坝正常运行期发生设计地震和校核地震时的动力反应加速度、动位移、永久变形、面板动应力、接缝变位,研究了坝体单元抗震安全性、坝坡整体稳定性及大坝的极限抗震能力。
　　研究结果表明,玛尔挡水电站面板堆石坝应力变形充分体现了狭窄河谷大坝应力变形特点,河谷束窄效应明显,在确定主堆石填筑密度、局部增模,以及优化选择面板宽度、面板分期、受压垂直缝宽度和填缝材料、坝体填筑超高等布置型式后,大坝应力变形特性较好,在施工期、蓄水期、正常运行期及地震期,坝坡稳定性、坝体变形、面板应力和接缝变位都在容许或可控范围内。玛尔挡水电站工程的混凝土面板坝方案可行,设计合理。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2工程概况

1.3 研究目的及研究内容

1.4 论文研究的主要难点及解决办法

2 计算模型与计算方法

2.1 静力计算模型

2.2 动力计算模型

2.3 坝体单元抗剪安全计算方法

2.4 坝坡稳定计算方法

3 河谷束窄效应分析

3.1 河谷束窄效应程度分析

3.2 坝体不同压实度条件下的束窄效应分析

4 狭窄河谷岸坡增模区的作用分析

4.1 计算方案和计算条件

4.2 增模区作用分析

5 坝体设计与施工方案优化研究

5.1 面板宽度选择研究

5.2 面板分期对大坝应力变形的影响分析

5.3 受压垂直缝宽度和填缝材料的选择

5.4 坝体填筑超高对面板脱空的影响分析

5.5 面板及周边缝极端变形分析

6 大坝动力特性研究

6.1 地震动输入

6.2 动力计算参数

6.3 设计地震工况

6.4 校核地震工况

6.5 大坝抗震极限能力分析

6.6 大坝动力特性总结

7 结论与建议

致谢

参考文献

附录 在校学习期间发表的论文、专利、获奖及社会评价等