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《四川大学》 2002年
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小湾坝肩槽开挖高边坡卸荷特性三维非线性有限元分析及加固措施研究

谢红强  
【摘要】: 小湾水电站位于云南省境内澜沧江上,电站装机4200MW,拱坝最大坝高292.0米,坝基开挖后形成的高边坡稳定问题是一个值得深入研究的课题,并列入了国家电力公司部级“十·五”攻关计划。本文结合正在进行的小湾拱坝坝肩槽开挖高边坡工程,采用弹塑性和脆弹塑性两种力学模型,运用三维有限元仿真计算方法,对坝肩槽开挖高边坡的稳定性及工程加固措施开展了系统研究。 水电工程中要进行大量的高边坡开挖,开挖卸荷作用对边坡的稳定性影响很大,试验研究成果表明岩体在加载和卸载条件下,其力学特性存在本质上的差异,对于含节理、裂隙等结构面的岩体表现尤为明显。目前,国内外对卸载岩体力学的研究起步较晚,大多数计算分析采用常规的加载试验成果、参数及模型和方法,这与开挖工程,特别是高边坡开挖过程中产生的大面积卸荷力学条件截然相反,计算分析成果与实测成果有较大的出入,其本质上是由于计算模型与工程力学性态不协调所致。本文采用脆弹塑性力学模型能充分反映边坡开挖时岩体的“脆性受拉”特性,模拟开挖中岩体的卸荷效应,真实地反映岩体的力学状态;同时,本文采用有限元法,考虑岩体的不连续性、非均匀性、应力—应变关系的非线性特性以及力学性质的各向异性,计算边坡岩体中变形和应力,定量评价岩体的稳定性,并追踪岩体破坏状态的发展演变过程。 本文的特色在于:(1)根据小湾工程坝区地形地质条件,建模时充分考虑了坝肩槽附近的主要断层和蚀变带以及节理裂隙的分布特性,较客观地反映 摘 要 了工程的实际情况:(2运用三维非线性弹塑性和脆弹塑性两种力学模型,分 别研究分级开挖过程中坝肩岩体的应力场、位移场及破坏信息分布特征;() 运用点强度储备安全系数法和强储法研究了边坡岩体的工作性态,通过综合 分析查明了岩体失稳的可能形式及关键部位,对岩体的稳定性作出了综合客 观的评价;O)通过分析论证,提出了坝肩槽高边坡的加固处理方案并进行了 作用效果研究。
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