深厚覆盖层地基土石坝的应力变形分析研究

摘要

近年来,堆石坝在在水利枢纽设计中被广泛应用。因为其能适应不同的地形、地质和气候条件;材料获取方便,便于机械化施工,节省大量费用,造价较低等特点,且对土石坝的现有工程的研究已获得不错的成效和结果,在水利工程的坝型选择中有着很明显的竞争力。
　　河谷深厚覆盖层地基给水利水电工程的建设带来了不少困难,在这类地基上修建水工建筑物时,与此相关的渗透稳定性、不均匀沉陷及沙土液化等问题较为突出。特别是对于有深覆盖层地基的堆石坝,坝体最重要的部分是坝基防渗墙和心墙的应力应变,所以对坝体防渗、稳定等相关方面的要求与做法是考验设计方案的安全性、合理性和科学性。本文在参阅众多国内外深厚覆盖层的基础防渗设计工程实例后,借鉴其工程经验为文章所分析的某枢纽工程基础防渗设计的方案选择提供了参考。结合某水利枢纽工程的地形、地质、水文等工程条件,详细分析了此水利枢纽工程的两种方案粘土心墙坝和沥青混凝土心墙坝,在其基础上部采用混凝土防渗墙和下部采用水泥粘土灌浆方案,通过三维有限元静力计算与稳定分析,对每一种设计方案的存在的问题及可行性进行了详细的分析;对混凝土防渗墙模量变化对防渗墙的应力和位移的影响详细进行了三维有限元计算。
　　通过对不同方案的计算分析和研究,比较全面的了解了各方案坝体,尤其是防渗体的应力-应变分布规律,为坝型选择、坝体结构设计,在防渗设计中,对混凝土防渗墙与大坝防渗体的结合形式以及塑性区大小的确定提供了重要依据。研究结论和建议对类似工程的设计和施工具有重要参考价值。

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1 绪论

1.1 论文的研究背景

1.2国内外深厚覆盖层土石坝应力应变研究分析

1.3本文主要研究内容

2土的变形特性和本构模型

2.1土的变形特性

2.2土的本构模型

2.3非线性有限元分析

2.4本章结语

3土石坝有限元应力应变计算分析

3.1ANSYS软件介绍

3.2土石坝分步施工在ANSYS中的实现

4工程实例

4.1工程概况

4.2计算方案与土体参数

4.3边界条件及初始条件的确定

4.4计算结果分析

4.5本章结语

5混凝土防渗墙模量变化计算结果与分析

5.1计算工况

5.2竣工期

5.3蓄水期

6结论及建议

6.1结论

6.2建议

致谢

参考文献

附录