小湾拱坝坝肩稳定及加固处理措施研究

摘要

拱坝，因为它的经济性和安全性，而被世界各国广泛采用。然而拱坝对地形地质条件的要求较其它任何坝型都高。坝肩岩体的稳定与否，将直接关系到工程的正常运行和安全，以及下游人民生命财产的安全。坝肩稳定分析和坝肩地基处理是修建拱坝能否成功的关键。　　在建的小湾水电站坝址具备修建高拱坝的优越地形条件，但地处西南地区著名的“三江构造带”的南段，地质构造较复杂，坝基及坝肩抗力体内存在部分断层、蚀变岩体和卸荷、风化岩体等地质缺陷，将引起两岸坝肩岩体变形不对称、压缩变形量增大以及坝肩局部岩体承载能力低，直接影响到拱坝与地基系统的正常运行和整体稳定安全性。在这种复杂地质构造的地基上修建坝高如此之大的巨型水电工程，坝肩岩体稳定是必须研究的首要问题之一。通过科学、准确地对其坝肩岩体稳定性作出评价，了解坝肩坝基的变形及分布特性，分析失稳破坏过程、破坏形态和破坏机理，从而为坝基肩加固处理提供依据。通过研究合理的加固处理措施，改善两岸的受力状况和变形分布，提高坝肩稳定安全度，使整个工程安全可靠。　　本文结合小湾工程1210m平面，以地质力学模型试验为主要研究手段，配合有限元计算，对小湾工程1210m平面坝肩稳定性和加固措施的合理性进行了研究。通过研究获得以下成果：(1)原始地基方案：小湾拱坝1210m平面坝肩稳定超载安全系数分别为Kp=2.2(地质力学模型试验)和Kp=2.6(有限元计算)；加固地基方案：超载安全系数Kp=3.9(有限元计算)，由此评价了工程坝基坝肩的稳定性和加固方案的合理性；(2)坝肩岩体的破坏过程、破坏形态及破坏机理，得出了工程的薄弱环节，提出了对工程加固处理措施的建议；(3)两坝肩岩体表面位移分布及变化特性，了解了坝肩坝基的变形稳定性；(4)断层、蚀变带相对位移分布及变化特性，掌握了主要地质构造的变形稳定性；(5)坝体的变位分布及变化特性、坝体应变分布及变化特性。

目录

文摘

英文文摘

1概述

1.1论文选题的依据及研究意义

1.2国内外研究现状

1.2.1拱坝坝肩稳定分析方法及特点

1.2.2拱坝坝肩稳定分析及加固处理实例

1.3论文研究思路及研究目标

2地质力学模型试验

2.1地质力学模型发展概况

2.1.1地质力学模型试验的目的和意义

2.1.2地质力学模型试验的研究现状

2.1.3地质力学模型试验的发展趋势

2.2地质力学模型破坏试验研究方法

2.2.1地质力学模型破坏试验研究方法

2.2.2三种破坏试验方法的理论依据

3小湾拱坝1210m平面坝肩稳定地质力学模型试验研究

3.1工程概况

3.1.1坝区地形及岩层特性

3.1.2影响坝肩稳定的主要地质构造

3.2模型试验依据

3.3模型设计与制作工艺

3.3.1模型相似条件

3.3.2模型模拟范围确定

3.3.3坝肩岩体地质构造模拟

3.3.4岩体、断层及蚀变带的力学参数

3.3.5模型设计与制作

3.4模型加载系统

3.5模型量测系统

3.5.1坝肩及抗力体部位和坝体位移量测

3.5.2坝体应变量测

3.6试验成果及分析

3.6.1坝体位移分布规律

3.6.2坝体应变分布特征

3.6.3左坝肩变位分布特征

3.6.4右岸坝肩表面位移分布规律

3.6.5左右坝肩变位对比分析

3.7破坏过程、破坏形态及超载稳定安全度评价

3.7.1模型破坏过程、形态及特征

3.7.2超载稳定安全度评价

3.8结论及建议

4小湾拱坝1210m平面坝肩稳定原始地基方案及加固地基方案有限元分析

4.1 ANSYS软件简介

4.2 ANSYS结构分析基本原理

4.2.1创建有限元模型

4.2.2加载和求解

4.2.3求解结果及后处理

4.3计算范围及有限元结构离散

4.4原始地基方案坝体结构特性及坝肩稳定性分析

4.4.1坝体结构变位分布特征

4.4.2坝肩变位、应力分布特征

4.4.3坝肩(基)超载特性及破坏发育模式

4.4.4超载稳定安全度评价

4.5加固地基方案坝体结构特性及坝肩稳定性分析

4.5.1坝体结构变位分布特征

4.5.2坝肩岩体变位及应力分布个规律

4.5.3坝肩(基)超载特性及破坏发育模式

4.5.4超载稳定安全度评价

4.6主要结论

5原始地基方案同加固地基方案对比分析

5.1大坝变位对比分析

5.2坝肩拱座变位对比分析

5.3断层及蚀变带变位对比分析

5.4坝肩破坏形态对比分析

5.5坝肩超载特性及安全度对比分析

6主要结论及建议

7附图及照片1

7附图及照片2

7附图及照片3

7附图及照片4

7附图及照片5

7附图及照片6

7附图及照片7

7附图及照片8

参考文献

作者在读研期间科研成果简介

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