混凝土面板堆石壩堆石體長期變形特性研究.pdf

1、我國水電開發(fā)正進入一個快速發(fā)展期，開發(fā)利用西部地區(qū)豐富的水能資源，需要修建高壩大庫。但這些高壩工程大多處于高山峽谷地區(qū)，交通十分不便，使得混凝土面板堆石壩成為最具競爭力的壩型之一。修建超高(300m級)的混凝土面板堆石壩已經(jīng)成為了一種必然趨勢，隨著混凝面板堆石壩越建越高，堆石體的長期變形越來越受到工程界的關(guān)注。許多完建的高混凝面板堆石壩的面板出現(xiàn)了不同程度的開裂破壞，這大多是由于設(shè)計、施工時未能預(yù)留充足的長期變形引起的，因此建立考慮堆石

2、體長期變形的混凝土面板堆石壩應(yīng)力變形有限元數(shù)值計算模型，獲得壩體長期變形的分布變化規(guī)律，分析堆石體長期變形特性是十分必要的。而對于混凝土面板堆石壩來說，堆石體的長期變形主要包括流變變形和濕化變形等。
　　本文首先通過編制計入流變變形的子程序，對ABAQUS軟件進行二次開發(fā)。程序中以鄧肯-張E-B模型計算堆石體的瞬時變形，以七參數(shù)流變模型計算堆石體的流變變形。并以公伯峽混凝土面板堆石壩工程對子程序進行驗證。結(jié)果表明：堆石體的流變變形

3、作用會使壩體的應(yīng)力變形有不同程度的增加，其中鉛直位移的變化最為明顯，且該計算結(jié)果與其他有限元流變變形計算結(jié)果相近。驗證了編制的有限元流變子程序的合理性，為本文后續(xù)的研究奠定基礎(chǔ)。
　　其次，本文利用“雙線法”的原理進行混凝土面板堆石壩堆石體濕化變形的有限元計算，并通過公伯峽混凝土面板堆石壩工程實例對該方法進行驗證。結(jié)果表明：濕化變形作用對大壩的應(yīng)力場和位移場均有影響，應(yīng)力及位移的極值均會有不同程度的增加，該計算結(jié)果與其他有限元濕化

4、變形計算的結(jié)果相近。驗證了該方法的合理性，為本文后續(xù)的研究奠定基礎(chǔ)。
　　最后，建立瑪爾擋混凝土面板堆石壩三維有限元模型，通過ABAQUS調(diào)用上述計入流變變形的子程序，并采用“雙線法”計算堆石體的濕化變形，獲得計入堆石體長期變形的混凝土面板堆石壩應(yīng)力變形有限元計算結(jié)果，將該結(jié)果與不計入堆石體長期變形的有限元計算結(jié)果進行對比。結(jié)果表明：堆石體長期變形對壩體及面板的應(yīng)力場及位移場均有影響。考慮堆石體長期變形之后，壩體的位移及大、小主應(yīng)