高混凝土面板堆石壩安全性研究.pdf

1、混凝土面板堆石壩在實踐中展現(xiàn)出來的安全、經(jīng)濟和適應(yīng)性良好的特點，深受壩工界的青睞。經(jīng)過不斷的建設(shè)和研究，在技術(shù)上得到了長足的發(fā)展，目前在建的中國水布埡面板堆石壩壩高已達233 m。盡管在混凝土面板堆石壩的各個方面都取得了卓著的成就，但其設(shè)計和建設(shè)在相當(dāng)大的程度上仍依賴于經(jīng)驗，一些工程在投入運行后出現(xiàn)面板變形、開裂、滲漏，甚至潰決的事故而造成嚴(yán)重的人民生命財產(chǎn)損失。隨著300米級面板壩的建設(shè)，以及在強震、高寒、深厚覆蓋層和復(fù)雜工程地質(zhì)上筑

2、壩，從理論上深入系統(tǒng)地研究面板壩的安全性問題具有重要現(xiàn)實意義。 本課題在系統(tǒng)闡述混凝土面板堆石壩的發(fā)展過程和設(shè)計研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對混凝土面板堆石壩的工程特點和關(guān)鍵技術(shù)問題，從堆石體應(yīng)力變形和面板抗裂兩部分來研究混凝土面板堆石壩的安全性問題，采用有限元數(shù)值分析及理論解析方法，開展以堆石體應(yīng)力變形數(shù)值模擬和混凝土面板抗裂為核心的研究。主要包括以下幾個方面的內(nèi)容： (1)面板堆石壩應(yīng)力變形數(shù)值分析模擬技術(shù)。系統(tǒng)介紹了面板堆

3、石壩本構(gòu)模型及其模擬方法，包括堆石體、面板、接縫止水、接觸面以及面板與墊層的脫空模擬；以及對鄧肯張模型參數(shù)的敏感陛與統(tǒng)計分析，從而不需試驗即可充分了解模型參數(shù)的變化趨勢與數(shù)值范圍。 (2)研究深厚覆蓋層、河谷幾何形狀、堆石及面板的施工工序?qū)γ姘鍓螒?yīng)力變形特性的影響，分別得出：①采用部分挖除覆蓋層、讓趾板直接坐落在基巖上的地基處理方式，有利于改善面板的變形和應(yīng)力，且面板與基礎(chǔ)建議采用柔性連接方式。②在壩高與壩體材料確定不變的情況下

4、，狹窄河谷中壩體和面板的位移數(shù)值明顯小于寬河谷中的情況，而面板的應(yīng)力則是在狹窄河谷的情況下較大。⑨就改善壩體的變形性狀而言，壩體的填筑最好是實現(xiàn)壩體上、下游全斷面均衡上升；為減少壩體變形對面板應(yīng)力的影響，面板的澆筑最好應(yīng)等待壩體變形穩(wěn)定一段時間后再施工；從改善面板的應(yīng)力看，面板一次施工到頂要相對優(yōu)于面板分期澆筑。 (3)面板堆石壩滲流分析、穩(wěn)定方法研究。介紹了滲流理論及其有限元模擬方法，實現(xiàn)了基于．ADINA的滲流場分析；通過對

5、常用壩坡穩(wěn)定分析方法的比較，提出計算邊坡安全系數(shù)的修正重度增大法和坡向離心法。 (4)面板力學(xué)狀態(tài)、開裂機理、影響因素及安全性評價指標(biāo)研究。對混凝土面板出現(xiàn)的開裂現(xiàn)象進行了受力狀態(tài)、開裂機理的分析，對各影響因素進行研究，如：面板厚度，面板配筋率，鋼筋直徑，配筋位置，熱膨脹系數(shù)，綜合溫差等，進而對面板安全性評價指標(biāo)進行了探討。通過研究分析，探明了裂縫的發(fā)生發(fā)展過程，為工程設(shè)計及抗裂研究奠定了基礎(chǔ)。 (5)面板抗裂措施研究。