流变特性对于深覆盖层上面板堆石坝应力变形的影响研究

摘要

随着我国国民经济建设的迅速发展，西电东送、南水北调和西部大开发战略的实施，我国的水利工程建设必将得到快速发展，经济又实用的混凝土面板堆石坝工程将越来越多。由于技术经济等条件的限制，一大部分面板堆石坝工程将不可避免地建基于深厚覆盖层上。深厚覆盖层的主体是砂卵砾石和碎石土，和坝体堆石料类似，都是具有弹性、塑性和粘性的综合体，其压缩变形不只是应力状态的函数，而且与时间因素有关，即具有流变特性。因此，对于建于深覆盖层上的面板堆石坝，如何有效地揭示深覆盖层地基及坝体堆石料的流变特性对于大坝应力变形的影响规律，是此类大坝需要研究解决的一个关键问题。
　　本文首先分析了深覆盖层的工程特性和对坝体应力变形的影响，然后从堆石流变产生的机理出发，分析流变变形产生的原因、影响堆石流变变形的因素。之后对比分析目前工程界所提出的几种堆石流变模型，从中选出指数衰减型七参数流变模型作为本文后续研究的基础。最后以某混凝土面板堆石坝为例，在考虑流变效应和不考虑流变效应这两种情况下，具体分析了竣工期、蓄水期及蓄水运行两年后坝体的应力变形特性，并对两种流变效应对坝体及面板应力变形的影响进行对比分析。分析结果显示，坝体位移和应力结果在考虑流变效应的情况下比在不考虑流变效应情况下有所增加，坝体最大沉降的位置明显下移，覆盖层会产生较大的沉降，而面板是以堆石体为支撑的，坝基覆盖层对坝体变形的影响也必然导致面板位移和应力的变化。说明堆石流变效应对大坝应力变形存在一定的影响。
　　本文的研究思路及研究方法，是关于流变对于深覆盖层上面板堆石坝应力变形影响规律问题的一次有益探索，对类似工程问题的研究具有一定的借鉴意义;所获得的分析计算成果对类似工程也具有一定的参考和应用价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 混凝土面板堆石坝的发展及其研究现状

1．1．1 混凝土面板堆石坝的发展现状

1．1．2 混凝土面板堆石坝的研究现状

1．2 深覆盖层面板堆石坝的发展及其研究现状

1．2．1 深覆盖层面板堆石坝发展现状

1．2．2 深覆盖层堆石坝研究概况及存在的问题

1．3 面板堆石坝堆石料及坝基覆盖层材料的流变研究现状

1．3．1 流变特性研究进展

1．3．2 堆石流变研究存在的问题

1．4 研究目的及研究内容

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究内容

2 工程实例分析

2．1 国内外深覆盖层面板堆石坝介绍

2．2 九甸峡面板坝

2．2．1 工程概况

2．2．2 坝基覆盖层的地质特性

2．2．3 应力变形影响分析

2．3 梅溪面板坝

2．3．1 工程概况

2．3．2 坝基覆盖层的地质特性

2．3．3 堆石体流变对坝体应力变形影响分析

2．4 小结

3 深覆盖层及坝体堆石料的本构模型与流变模型分析

3．1 深覆盖层的工程特性及对大坝应力变形的影响机理

3．1．1 深覆盖层的工程特性

3．1．2 深覆盖层对大坝应力变形的影响机理

3．2 深覆盖层及坝体堆石料的本构模型分析

3．2．1 非线性的弹性模型

3．2．2 弹塑性本构模型

3．2．3 本构模型的比较分析

3．3 深覆盖层及坝体堆石料的流变特性及影响机理

3．4 深覆盖层及坝体堆石料的流变模型分析

4 深覆盖层面板堆石坝应力变形分析的有限元法

4．1 有限元模型

4．1．1 有限元计算模型及边界条件

4．1．2 混凝土面板计算模型

4．1．3 接触面有限元模型

4．1．4 面板接缝有限元模型

4．2 施工及蓄水过程的模拟

4．3 流变模型的有限元实现

4．3．1 堆石流变增量法有限元实现步骤

4．3．2 计入流变效应的有限元程序设计

4．4 非线性有限元计算方法

5 应用实例

5．1 工程概况

5．1．1 工程布置

5．1．2 坝基覆盖层地质特性

5．2 不计流变工况下坝体应力变形分析

5．2．1 有限元计算模型

5．2．2 计算参数

5．2．3 计算工况

5．2．4 计算结果分析

5．3 计入流变工况下坝体应力变形分析

5．3．1 有限元计算模型

5．3．2 计算参数

5．3．3 计算工况

5．3．4 计算结果分析

5．4 流变影响分析

5．5 应力变形结果与观测结果的对比分析

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献