混凝土面板堆石壩溫度應(yīng)力與干縮應(yīng)力及滲流特性研究.pdf

1、現(xiàn)代混凝土堆石壩的發(fā)展趨勢是壩越建越高、工程規(guī)模越來越大。由于施工技術(shù)水平的提高，混凝土面板的施工逐漸向采用滑模連續(xù)澆筑、取消水平縫或?qū)⑺娇p按施工縫處理的方向發(fā)展，因此，混凝土面板的防裂問題就成為決定混凝土面板堆石壩安全性的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難題。工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，面板裂縫尤其是貫穿性裂縫的產(chǎn)生主要是由于溫度應(yīng)力和干縮應(yīng)力引起的；在面板產(chǎn)生裂縫及其接縫止水發(fā)生破壞的情況下，面板堆石壩的滲透破壞問題也相應(yīng)將十分突出。但目前國內(nèi)外對于混凝土面板

2、堆石壩面板溫度應(yīng)力、干縮應(yīng)力以及面板壩滲流特性問題的研究還未引起足夠的重視，或者研究的深度還十分有限。本文結(jié)合兩座已建的高面板堆石壩工程，對混凝土面板裂縫的成因及其影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)分析。在對混凝土面板溫度變形及干縮變形特性進(jìn)行全面分析的基礎(chǔ)上，對混凝土面板的溫控及濕控防裂標(biāo)準(zhǔn)問題進(jìn)行了研究和探討，提出了確定混凝土面板溫控及濕控防裂標(biāo)準(zhǔn)的原則和方法。在對前人提出的一般外荷載作用下接觸摩擦單元理論的有效性、合理性及適用性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，

3、研究、建立了面板與墊層之間接觸面的導(dǎo)熱與導(dǎo)濕模型、溫度應(yīng)力與干縮應(yīng)力的計(jì)算模型。在前人建立的混凝土溫度場及溫度應(yīng)力、濕度場及干縮應(yīng)力分析的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，建立了混凝土溫度干縮應(yīng)力分析的數(shù)學(xué)模型。通過對混凝土面板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及施工特點(diǎn)的分析，研究建立了混凝土面板溫度場與濕度場分析的物理模型、混凝土面板溫度應(yīng)力與干縮應(yīng)力分析的力學(xué)模型，并對模型實(shí)施中的若干問題提出了相應(yīng)的解決途徑，從而形成了一套較為系統(tǒng)地進(jìn)行混凝土面板溫度應(yīng)力與干縮應(yīng)力分析

4、的有限元方法?；诘葘捒p隙水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律，結(jié)合混凝土面板堆石壩的滲流機(jī)理，研究建立了面板接縫及面板裂縫的滲流計(jì)算模型，研究提出了密集裂縫型面板滲流計(jì)算的等效準(zhǔn)連續(xù)介質(zhì)模型，并對混凝土面板堆石壩的滲流計(jì)算模型及計(jì)算工況等問題進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的解決方案。最后，結(jié)合一座已建的高面板堆石壩工程，進(jìn)行了混凝土面板溫度應(yīng)力、干縮應(yīng)力及溫度干縮應(yīng)力分析，并進(jìn)行了壩體滲流特性分析，獲得了混凝土面板溫度應(yīng)力、干縮應(yīng)力及溫度干縮應(yīng)力的變化與分布規(guī)律，以

5、及混凝土面板堆石壩的滲流規(guī)律。根據(jù)與實(shí)測資料的對比結(jié)果，說明本文所建立或提出的上述模型及方法是合理的，所獲得的計(jì)算結(jié)果是較為準(zhǔn)確的。本文的創(chuàng)新點(diǎn)包括：(1)根據(jù)混凝土面板的溫度變形及干縮變形特性，研究提出了制定混凝土面板溫控及濕控防裂標(biāo)準(zhǔn)的原則和方法。(2)建立了面板與墊層之間接觸面導(dǎo)熱與導(dǎo)濕的數(shù)學(xué)模型。(3)建立了面板與墊層之間接觸面溫度應(yīng)力與干縮應(yīng)力的計(jì)算模型。(4)研究形成了一套較為系統(tǒng)地進(jìn)行混凝土面板溫度應(yīng)力與干縮應(yīng)力分析的有限