土石壩三維非線性有限元分析及防滲墻應力狀態(tài)研究.pdf

1、土石壩是一種古老的壩型,也是當今世界最高的壩型,由于它施工簡單、造價便宜并且能適應復雜地質(zhì)條件等優(yōu)點,廣泛應用于各種水利工程中.然而隨著土石壩高度的不斷增加,僅限于滲流和穩(wěn)定計算已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代土石壩設(shè)計的要求,應力應變分析也成為土石壩設(shè)計的必要步驟. 基于上述研究背景,本文在對土石壩的分區(qū)及各分區(qū)筑壩材料分析的基礎(chǔ)上,選用鄧肯一張模型作為土石壩有限元計算的本構(gòu)模型,并利用ANSYS的易開發(fā)性,對ANSYS進行了二次開發(fā),成功地

2、加入了鄧肯-張模型,同時實現(xiàn)了對壩體進行分層施工模擬的功能.應用此程序?qū)π笨ㄋ娬緮r河大壩進行了三維非線性應力應變分析,結(jié)果表明,利用此程序能夠較好的體現(xiàn)土的非線性特征和大壩分層施工的特點. 防滲墻是土石壩壩基防滲處理中的重要措施.防滲墻的剛度一般很大,在巨大的上覆荷載作用下,其與覆蓋層之間很容易產(chǎn)生不均勻沉降.不均勻沉降使得防滲墻頂部產(chǎn)生了較大的附加應力,導致防滲墻頂部應力增大；同時不均勻沉降使得防滲墻側(cè)壁出現(xiàn)了較大的負摩阻力

3、,導致防滲墻豎向應力增大并且最大應力的位置發(fā)生改變.基于此,本文從不均勻沉降的角度出發(fā)分別對附加應力和側(cè)壁負摩阻力進行了研究. 基于不均勻沉降,提出了一種能夠簡單、快捷的估算防滲墻頂部附加應力的方法.其思路為:先利用分層總和法近似得出沉降差值△s,依據(jù)防滲墻的存在不會引起壩坡產(chǎn)生隆起這一位移協(xié)調(diào)關(guān)系建立等式,推算附加壓力F值,進而求得附加應力σ<,f>值. 利用有限元軟件ANSYS分別對封閉式、懸掛式防滲墻進行了分析,討