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溪洛渡高拱坝结构特性及坝肩稳定性三维非线性有限元分析

陈志伟  
【摘要】:溪洛渡水电站装机1440万千瓦,双曲拱坝坝高278m,工程规模巨大。 高拱坝的结构特性及坝肩岩体的稳定性分析是拱坝设计中的首要问题之一。本文结合正在进行的溪洛渡工程重点科研项目—“溪洛渡高拱坝坝肩岩体稳定性分析”,运用三维非线性有限元仿真计算方法,对溪洛渡坝肩岩体的稳定性开展了系统研究。 拱坝坝肩岩体稳定性分析这一复杂课题,至今仍无比较完善的分析方法。“刚体极限平衡法”具有概念清晰易懂,计算简单的特点,但尚存不足之处。尤其是溪洛渡工程坝肩(基)岩体中存在较多的层间、层内错动带,以及岩体垂直、水平各向异性突出,如何客观真实地反映这些地质条件,对坝体结构特性和坝肩岩体稳定性的分析评价就显得尤为重要。有限元法可以较准确地计算坝体应力、变形和基础变位,定量评价岩体的稳定性,还能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。该方法不但能计算坝体及岩体的弹性变形状态,还可追踪岩体破坏状态的发展演变过程。 由于目前拱坝设计规范中对有限元法的计算成果的控制指标没有明确的规定,如何认识和评价有限元计算特征值也是工程上所关心的问题。论文中收集汇总了以往国内外部分高拱坝的有限元计算成果,以资不同工程相比较。本文的特色之一就是根据溪洛渡高拱坝的地形地质条件,充分模拟了左右坝肩及坝基岩体层间和层内错动带分布情况,较为真实地建立了坝体与地基相互作用的整体三维离散模型;其次,运用三维非线性有限元法和各向异性本构关系,计 四川大学硕士学位论文 算分析了坝体及地基的应力与变位分布特征。 最后,运用点强度储备安全系数法、整体超载法研究了溪洛渡拱坝坝肩在 正常工况下的工作性态和超载破坏特性,通过综合分析,基本查明了溪洛渡拱 坝坝肩失稳的可能滑动形式及关键控制部位,对溪洛渡拱坝的坝肩稳定性和坝 体工作性态作出了综合客观的评价。


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