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《清华大学》 2007年
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高心墙堆石坝变形计算模型的对比与验证

陈青  
【摘要】: 心墙堆石坝具有就地取材、适应地基变形能力强、施工方法选择灵活、结构简单、造价低廉、运行管理方便、工作可靠、便于维修加高等优点,是世界各国优先考虑和广泛采用的坝型。尤其是在我国,近二十年来心墙堆石坝发展迅猛,出现了一大批已建、在建和拟建的两三百米级的高坝。与此同时,也伴随出现了许多亟待解决的工程技术问题,其中,高心墙堆石坝的变形预测和控制就成为其中的关键问题之一。 20世纪60年代以后非线性有限元方法的发展,为土石坝的变形计算提供了有效的求解手段,也掀起了土体变形计算模型的研究热潮,包括各种本构模型、湿化模型和流变模型等。这些模型被应用于实际工程,解决了工程中的许多关键技术难题,为我国土石坝设计理论的发展作出了贡献。但是对模型的验证工作仍不充分,给实际工程中模型的选择带来了困难,因此对各模型开展横向的综合比较和论证将具有重要的意义。 本文在广泛阅读国内外相关文献的基础上,选取了目前国内土石坝变形计算中常用的两种土体本构模型邓肯张非线性弹性EB模型、沈珠江双屈服面弹塑性模型,以及改进的沈珠江湿化模型和沈珠江流变模型,首先从理论构建上对各模型进行了对比和评述。然后,通过整理已经取得的小浪底斜心墙堆石坝几种主要坝料的室内常规三轴试验和湿化试验的试验成果,讨论了两种本构模型在反映土石料应力变形特性时各自所具有的特点,评述了改进的沈珠江湿化模型在反映堆石体浸水湿化特性时的能力。最后,在总结比奥固结方程的非线性有限元求解过程的基础上,对原有的心墙堆石坝三维有限元应力变形计算程序进行了完善,利用开发成功的程序对小浪底大坝进行了变形的仿真计算分析,包括加载变形计算、考虑湿化变形的计算和考虑流变变形的计算,考察了各种模型的变形预测能力,并结合小浪底心墙堆石坝所取得的原型观测资料,采用各模型进行了反演计算分析,对各模型的计算能力进行了验证和对比。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TV641.4

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【参考文献】
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