深厚覆蓋層土石壩的動力響應(yīng)特征及穩(wěn)定性研究.pdf

1、土石壩是一種經(jīng)濟的壩型,由于該壩型具有施工簡單、工序少、造價低、施工速度快,特別是能適應(yīng)于較差地質(zhì)條件的特點,被廣泛應(yīng)用于水利水電攔河壩建設(shè)中.我國地域廣闊,地震活動頻繁而強烈,在已建或擬建的工程中,有較多的土石壩都建在較深厚的覆蓋層上,然而對于深厚覆蓋層上土石壩的動力穩(wěn)定問題,尤其是對不同厚度的覆蓋層上壩體的動力反應(yīng)的變化規(guī)律,一直沒有系統(tǒng)的研究成果. 本文以西部地區(qū)深厚覆蓋層上土石壩的抗震設(shè)計分析為研究對象,采用有限元法模擬

2、頻率為0.5～2Hz的諧波和隨機波頻率作用,對不同壩高和不同覆蓋層厚度條件下的土石壩進行了動力響應(yīng)計算,分析了反應(yīng)加速度和動應(yīng)力變化特征.通過改變覆蓋層動力特性參數(shù),考察地層剛度的變化對壩體反應(yīng)的影響.得到了以下認識: (1)諧波作用下土石壩動力反應(yīng)加速度與覆蓋層厚度、壩高及頻率有密切關(guān)系. 隨著覆蓋層厚度增大或壩高增大,壩體中的反應(yīng)加速度最大值分布具有逐漸遞減、均勻化的變化特征；壩坡體的反應(yīng)加速度遞減顯著的變化特征,壩頂反應(yīng)加

3、速度較壩底反應(yīng)加速度小的特征:覆蓋層厚度越小,坡腳及其附近土體的反應(yīng)加速度越大的特征. (2)隨著震波頻率增大,壩體中的反應(yīng)加速度最大值分布呈逐漸遞減、均勻化的變化. (3)壩軸線上各點反應(yīng)加速度最大值與震波輸入加速度峰值比值在不同震波頻率下的變化曲線均有峰值,達到峰值后均隨距基巖高度的增大而逐漸減小,且趨于定值.并且,隨著頻率增大,它們的峰值逐漸降低,但高度較大趨于穩(wěn)定時的比值基本一致. (4)不同頻率諧波和隨

4、機波作用下最大動剪應(yīng)力隨覆蓋層厚度的增加明顯降低.不同諧波和隨機波作用下,壩坡安全系數(shù)隨覆蓋層厚度的變化而變化. (5)根據(jù)反應(yīng)加速度最大值分布變化,反應(yīng)加速度最大值與輸入加速度峰值比沿軸鉛垂線上的變化,壩頂反應(yīng)加速度最值及壩坡安全系數(shù)隨壩高、覆蓋層厚度的變化,分析了深厚覆蓋層的界定條件. (6)根據(jù)最大峰值相同的隨機波和諧波作用下動力反應(yīng)加速度的比較,驗證了隨機震波的等效荷載峰值確定的方法. 本文通過對覆蓋層上