湿化变形对软岩料填筑面板堆石坝应力变形的影响研究

摘要

混凝土面板堆石坝由于其在技术性、经济性、安全性上的优势，被广泛用于水利水电工程的建设中。从减小工程投资、加快施工进度等角度考虑，在堆石坝体中尽可能多地扩大软岩料的利用范围，目前已成为混凝土面板堆石坝发展的一个新趋势。但由于软岩料具有遇水易软化、易变形及强度低等特性，因此在水库初次蓄水时的堆石体饱和区将产生较大的湿化变形，进而可能对坝体应力变形造成严重影响。
　　 本文从堆石料湿化变形产生的机理出发，分析湿化变形产生的原因、影响堆石湿化变形的因素，进而分析研究了湿化变形对软岩堆石料的影响。然后研究了目前工程界所提出的几种堆石湿化模型，根据各模型特点，从中选择适用于描述面板堆石坝湿化变形特性的模型作为本文后续研究的基础。通过对面板堆石坝有限元计算原理的研究，结合堆石湿化模型有限元计算方法的探讨，编制开发了用于计算面板堆石坝湿化变形的有限元计算程序。程序中坝体堆石料采用E-B模型，湿化变形采用改进的沈珠江湿化模型。最后以公伯峡面板堆石坝为例，拟定了三种不同的坝体分区方案(软岩料利用方案)，分析在考虑湿化和不考虑湿化变形两种情况下，各方案坝体及面板的应力变形特性。结果表明，考虑湿化变形后，坝体及面板位移和应力较未考虑湿化变形结果均有所增加，表明堆石湿化变形对大坝应力变形存在一定的影响。而且，通过三种坝体分区方案的结果比较表明，软岩料利用范围越大，湿化变形的影响越大。
　　 本文对软岩料填筑面板堆石坝湿化变形的分析方法和不同分区方案下面板堆石坝由于湿化变形对其应力变形的影响问题进行了积极的研究，计算分析所获得的结论和成果对类似工程具有很好的借鉴意义和应用价值。