超高鑲嵌面板堆石壩應(yīng)力變形特性研究.pdf

1、隨著我國(guó)水電事業(yè)的發(fā)展，修建超高（300m級(jí)）混凝土面板堆石壩已成為一種必然趨勢(shì)。300m級(jí)超高面板堆石壩建設(shè)的關(guān)鍵難題是堆石體變形控制與面板防裂，大量的研究成果表明，壩高從200m增加到300m時(shí)，壩體變形幾乎增加了1倍，壩體變形必然會(huì)導(dǎo)致面板出現(xiàn)不同程度的裂縫，嚴(yán)重危害大壩安全。因此，對(duì)常規(guī)面板堆石壩體型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出鑲嵌面板堆石壩的設(shè)計(jì)思路，對(duì)300m級(jí)超高面板堆石壩的建設(shè)具有重要的意義。
　　本文采用有限元中點(diǎn)增量法對(duì)

2、鑲嵌面板堆石壩的應(yīng)力變形特性進(jìn)行了深入研究，在此基礎(chǔ)上對(duì)鑲嵌面板堆石壩高模量區(qū)設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行了優(yōu)化，基于正交試驗(yàn)法對(duì)高模量區(qū)鄧肯-張E-B模型參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析，具體研究?jī)?nèi)容及主要結(jié)論如下：
　?。?）針對(duì)300m級(jí)超高面板堆石壩建設(shè)的關(guān)鍵難題，本文通過在面板壩上游底部位置設(shè)置壩踵混凝土結(jié)構(gòu)，減短面板斜長(zhǎng)，來改善面板的應(yīng)力狀態(tài)；通過在上游中部位置設(shè)置高模量區(qū)，減小堆石體變形，進(jìn)一步提出了鑲嵌面板堆石壩新壩型的設(shè)計(jì)思路。
　

3、?。?）在自重和水荷載作用下，模擬了常規(guī)面板壩、鑲嵌面板壩和設(shè)置高模量區(qū)的鑲嵌面板壩施工過程和蓄水過程，系統(tǒng)的研究了上述三種形式面板堆石壩應(yīng)力變形特性。計(jì)算結(jié)果表明，設(shè)置壩踵混凝土結(jié)構(gòu)和高模量區(qū)能夠有效改善壩體及面板的應(yīng)力變形，設(shè)罝高模量區(qū)的鑲嵌面板壩對(duì)改善壩體及面板的應(yīng)力變形效果最佳，為后續(xù)的研究奠定基礎(chǔ)。
　?。?）對(duì)超高鑲嵌面板堆石壩設(shè)計(jì)時(shí)，在盡可能改善壩體及面板應(yīng)力變形前提下，采用數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)高模量區(qū)起始高程及高度進(jìn)行

4、優(yōu)化研究，探討了高模量區(qū)對(duì)鑲嵌面板堆石壩應(yīng)力變形的影響。計(jì)算結(jié)果表明，相比較其它方案，當(dāng)高模量區(qū)起始高程為最大壩高的23％且高度為最大壩高的38%時(shí)，壩體及面板的應(yīng)力變形改善效果最為明顯。
　?。?）以高模量區(qū)鄧肯-張 E-B模型參數(shù)為研究對(duì)象，基于正交試驗(yàn)法對(duì)其進(jìn)行了敏感性分析，對(duì)正交試驗(yàn)各方案的有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行極差和方差對(duì)比分析。計(jì)算結(jié)果表明，參數(shù)Kb對(duì)壩體沉降u3，面板撓度w和順坡向應(yīng)力σ三個(gè)指標(biāo)敏感性高，影響顯著，其次為