高混凝土面板堆石壩安全性研究.pdf

1、混凝土面板堆石壩在實踐中展現(xiàn)出來的安全、經(jīng)濟和適應性良好的特點，深受壩工界的青睞。經(jīng)過不斷的建設和研究，在技術上得到了長足的發(fā)展，目前在建的中國水布埡面板堆石壩壩高已達233 m。盡管在混凝土面板堆石壩的各個方面都取得了卓著的成就，但其設計和建設在相當大的程度上仍依賴于經(jīng)驗，一些工程在投入運行后出現(xiàn)面板變形、開裂、滲漏，甚至潰決的事故而造成嚴重的人民生命財產(chǎn)損失。隨著300米級面板壩的建設，以及在強震、高寒、深厚覆蓋層和復雜工程地質上筑

2、壩，從理論上深入系統(tǒng)地研究面板壩的安全性問題具有重要現(xiàn)實意義。 本課題在系統(tǒng)闡述混凝土面板堆石壩的發(fā)展過程和設計研究現(xiàn)狀的基礎上，針對混凝土面板堆石壩的工程特點和關鍵技術問題，從堆石體應力變形和面板抗裂兩部分來研究混凝土面板堆石壩的安全性問題，采用有限元數(shù)值分析及理論解析方法，開展以堆石體應力變形數(shù)值模擬和混凝土面板抗裂為核心的研究。主要包括以下幾個方面的內(nèi)容： (1)面板堆石壩應力變形數(shù)值分析模擬技術。系統(tǒng)介紹了面板堆

3、石壩本構模型及其模擬方法，包括堆石體、面板、接縫止水、接觸面以及面板與墊層的脫空模擬；以及對鄧肯張模型參數(shù)的敏感陛與統(tǒng)計分析，從而不需試驗即可充分了解模型參數(shù)的變化趨勢與數(shù)值范圍。 (2)研究深厚覆蓋層、河谷幾何形狀、堆石及面板的施工工序對面板壩應力變形特性的影響，分別得出：①采用部分挖除覆蓋層、讓趾板直接坐落在基巖上的地基處理方式，有利于改善面板的變形和應力，且面板與基礎建議采用柔性連接方式。②在壩高與壩體材料確定不變的情況下

4、，狹窄河谷中壩體和面板的位移數(shù)值明顯小于寬河谷中的情況，而面板的應力則是在狹窄河谷的情況下較大。⑨就改善壩體的變形性狀而言，壩體的填筑最好是實現(xiàn)壩體上、下游全斷面均衡上升；為減少壩體變形對面板應力的影響，面板的澆筑最好應等待壩體變形穩(wěn)定一段時間后再施工；從改善面板的應力看，面板一次施工到頂要相對優(yōu)于面板分期澆筑。 (3)面板堆石壩滲流分析、穩(wěn)定方法研究。介紹了滲流理論及其有限元模擬方法，實現(xiàn)了基于．ADINA的滲流場分析；通過對

5、常用壩坡穩(wěn)定分析方法的比較，提出計算邊坡安全系數(shù)的修正重度增大法和坡向離心法。 (4)面板力學狀態(tài)、開裂機理、影響因素及安全性評價指標研究。對混凝土面板出現(xiàn)的開裂現(xiàn)象進行了受力狀態(tài)、開裂機理的分析，對各影響因素進行研究，如：面板厚度，面板配筋率，鋼筋直徑，配筋位置，熱膨脹系數(shù)，綜合溫差等，進而對面板安全性評價指標進行了探討。通過研究分析，探明了裂縫的發(fā)生發(fā)展過程，為工程設計及抗裂研究奠定了基礎。 (5)面板抗裂措施研究。