混凝土面板堆石壩溫度應(yīng)力與干縮應(yīng)力及滲流特性研究.pdf

1、現(xiàn)代混凝土堆石壩的發(fā)展趨勢是壩越建越高、工程規(guī)模越來越大。由于施工技術(shù)水平的提高，混凝土面板的施工逐漸向采用滑模連續(xù)澆筑、取消水平縫或?qū)⑺娇p按施工縫處理的方向發(fā)展，因此，混凝土面板的防裂問題就成為決定混凝土面板堆石壩安全性的一個關(guān)鍵技術(shù)難題。工程實踐經(jīng)驗表明，面板裂縫尤其是貫穿性裂縫的產(chǎn)生主要是由于溫度應(yīng)力和干縮應(yīng)力引起的；在面板產(chǎn)生裂縫及其接縫止水發(fā)生破壞的情況下，面板堆石壩的滲透破壞問題也相應(yīng)將十分突出。但目前國內(nèi)外對于混凝土面板

2、堆石壩面板溫度應(yīng)力、干縮應(yīng)力以及面板壩滲流特性問題的研究還未引起足夠的重視，或者研究的深度還十分有限。本文結(jié)合兩座已建的高面板堆石壩工程，對混凝土面板裂縫的成因及其影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)分析。在對混凝土面板溫度變形及干縮變形特性進(jìn)行全面分析的基礎(chǔ)上，對混凝土面板的溫控及濕控防裂標(biāo)準(zhǔn)問題進(jìn)行了研究和探討，提出了確定混凝土面板溫控及濕控防裂標(biāo)準(zhǔn)的原則和方法。在對前人提出的一般外荷載作用下接觸摩擦單元理論的有效性、合理性及適用性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，

3、研究、建立了面板與墊層之間接觸面的導(dǎo)熱與導(dǎo)濕模型、溫度應(yīng)力與干縮應(yīng)力的計算模型。在前人建立的混凝土溫度場及溫度應(yīng)力、濕度場及干縮應(yīng)力分析的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，建立了混凝土溫度干縮應(yīng)力分析的數(shù)學(xué)模型。通過對混凝土面板的結(jié)構(gòu)特點及施工特點的分析，研究建立了混凝土面板溫度場與濕度場分析的物理模型、混凝土面板溫度應(yīng)力與干縮應(yīng)力分析的力學(xué)模型，并對模型實施中的若干問題提出了相應(yīng)的解決途徑，從而形成了一套較為系統(tǒng)地進(jìn)行混凝土面板溫度應(yīng)力與干縮應(yīng)力分析

4、的有限元方法?；诘葘捒p隙水流運動規(guī)律，結(jié)合混凝土面板堆石壩的滲流機(jī)理，研究建立了面板接縫及面板裂縫的滲流計算模型，研究提出了密集裂縫型面板滲流計算的等效準(zhǔn)連續(xù)介質(zhì)模型，并對混凝土面板堆石壩的滲流計算模型及計算工況等問題進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的解決方案。最后，結(jié)合一座已建的高面板堆石壩工程，進(jìn)行了混凝土面板溫度應(yīng)力、干縮應(yīng)力及溫度干縮應(yīng)力分析，并進(jìn)行了壩體滲流特性分析，獲得了混凝土面板溫度應(yīng)力、干縮應(yīng)力及溫度干縮應(yīng)力的變化與分布規(guī)律，以

5、及混凝土面板堆石壩的滲流規(guī)律。根據(jù)與實測資料的對比結(jié)果，說明本文所建立或提出的上述模型及方法是合理的，所獲得的計算結(jié)果是較為準(zhǔn)確的。本文的創(chuàng)新點包括：(1)根據(jù)混凝土面板的溫度變形及干縮變形特性，研究提出了制定混凝土面板溫控及濕控防裂標(biāo)準(zhǔn)的原則和方法。(2)建立了面板與墊層之間接觸面導(dǎo)熱與導(dǎo)濕的數(shù)學(xué)模型。(3)建立了面板與墊層之間接觸面溫度應(yīng)力與干縮應(yīng)力的計算模型。(4)研究形成了一套較為系統(tǒng)地進(jìn)行混凝土面板溫度應(yīng)力與干縮應(yīng)力分析的有限