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碾压混凝土坝空间渐变力学特性及安全监控模型研究

陈龙  
【摘要】:本文应用分解刚度法、复合材料的串并联模型、渗流等效原理、模糊综合评判、模糊有限元以及随机有限元等方法,对碾压层内力学参数在空间上的渐变分布特性、渗流应力耦合问题、监控模型、层面性态综合评判以及变形监控指标等问题进行了系统的研究。主要研究内容如下: (1)根据碾压混凝土坝的施工过程、压实机理和室内外试验成果,研究了碾压层内物理力学参数的分布特征,并用分解刚度法、渗流等效等方法和原理,对弹性模量、渗透系数等参数在碾压层内的渐变分布规律以及分析模型进行了研究。 (2)结合碾压混凝土坝的层面特性以及本体内参数的渐变分布特性,建立了能模拟参数渐变的粘弹性位移场计算模型以及能模拟层面渗流以及本体内渗透系数渐变的渗流场计算模型,并对一些常用计算参数的渐变特性进行了反演分析。 (3)根据碾压混凝土坝的层面特性,用平行于层面的综合弹性模量和垂直于层面的综合渗透系数近似描述本体的弹性模量和渗透系数,结合有限元计算和对监测资料系列的回归分析,最终建立了可以使本体分量和层面分量分离的变形混合模型和渗流混合模型。同时对参数渐变情况下的应力渗流耦合问题进行了研究。 (4)根据层面参数和本体参数的比值和横观各向同性材料的各项力学参数建立了碾压混凝土坝层面性态的评判指标。根据监控模型的本体分量和层面分量以及室内外试验结果的统计资料,建立了层面性态综合评判的指标体系,并建立了模糊综合评判模型。 (5)根据变形过程及转异特征,分别研究了碾压混凝土重力坝和拱坝的三级变形监控指标的拟定准则及拟定方法。针对边界条件、力学参数等的不确定性,研究了模糊监控指标和随机监控指标的应用。


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