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特高拱坝建基面嵌深优化设计分析与评价

王仁坤  
【摘要】: 特高拱坝建基面嵌深优化设计(本文简称建基面优化)的分析与评价,是当前高坝建设领域的难点和热点研究课题之一,具有重要的学术和工程意义,对于制定特高拱坝设计准则或修订新的工程规范具有一定的参考价值。本文在前人研究成果的基础上,从研究节理岩体的破坏机理出发,建议了岩体弹塑性损伤本构模型;运用弹塑性损伤理论和最小余能原理推导了基础加固力的量化计算方法;建议了特高拱坝常规安全分析与非线性仿真分析的评判标准,并将其应用到溪洛渡特高拱坝的建基面优化设计。本文主要内容及创新成果如下: (1)通过试验模拟三维应力状态下三维节理岩体的细观损伤开裂破坏,分析了影响节理岩体破坏强度的因素。在试验和现场概率统计的基础上,从损伤力学出发,探讨了节理岩体力学参数的不同损伤张量计算方法,建议了考虑节理岩体起裂、扩展准则的弹塑性损伤本构模型,并提出了有限元实现流程。 (2)基于拱坝整体三维非线性有限元分析,运用弹塑性损伤理论和最小余能原理,推导了基础加固力的计算方法,实现了拱坝基础加固力的量化计算。 (3)提出了特高拱坝建基面优化设计原则,总结了建基面优化设计的步骤和详细的工作流程,讨论并拟定了特高拱坝安全分析方法的评价内容与参考准则,初步提出了特高拱坝建基面嵌深优化设计分析与评价体系。 (4)对溪洛渡拱坝三种建基面方案,在常规安全分析评价的基础上,重点比较了三维非线性有限元整体稳定分析和地质力学模型试验研究成果。论证了溪洛渡拱坝基础利用Ⅲ1级岩体和上部高程部分利用Ⅲ2级岩体作为大坝基础的可行性;建基面优化方案较可研方案减少基础开挖和大坝混凝土工程量各100多万m3,节省直接投资约6亿元,经济效益十分显著。


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