復(fù)合土工膜心墻堆石壩應(yīng)力變形分析.pdf

1、復(fù)合土工膜心墻堆石壩是水工結(jié)構(gòu)中的重要壩型之一,因其筑壩材料取材方便、機(jī)械化施工簡單、施工周期短、成本低等特點以及復(fù)合土工膜心墻良好的適應(yīng)變形能力、耐酸堿性能、抗沖蝕、抗老化、防滲性能好等優(yōu)點,迄今為止已被廣泛運(yùn)用于水利水電工程中。然而,復(fù)合土工膜心墻堆石壩的應(yīng)力變形問題也將成為其設(shè)計施工的核心問題。
　　本文簡單介紹了堆石壩的特點、土工膜防滲體的研究現(xiàn)狀,根據(jù)已有的研究成果,通過比較選取鄧肯-張E-B模型作為堆石體的本構(gòu)模型,采

2、用土工柵格單元和Goodman單元模擬了復(fù)合土工膜和接觸面,論證了振型分解反應(yīng)譜法在堆石壩地震反應(yīng)分析中的應(yīng)用?；谕晾碚摵蛡鹘y(tǒng)有限元法,以白龍江某復(fù)合土工膜心墻堆石壩為例,建立三維有限元模型,并結(jié)合MIDAS/GTS大型巖土分析軟件,對竣工期、正常蓄水期以及正常蓄水期加8度地震作用三種工況下壩體和復(fù)合土工膜心墻的應(yīng)力變形進(jìn)行了模擬,計算了無膜情況下壩體的應(yīng)力和變形,并分析了復(fù)合土工膜對壩體應(yīng)力變形的影響。
　　通過分析得出:竣工

3、期,壩體和復(fù)工土工膜的應(yīng)力、變形都很小基本呈對稱分布,且都表現(xiàn)為受壓不會出現(xiàn)拉伸破壞,壩體最大應(yīng)力出現(xiàn)在壩底,位移主要表現(xiàn)為沉降變形,且最大沉降發(fā)生在壩體三分之二處,而復(fù)合土工膜不僅受自重的影響,還依附于壩體的變形,其變形量比壩體的大;正常蓄水期,在水壓力作用下,應(yīng)力和變形不再呈對稱分布,基本發(fā)生在水壓力作用面附近。壩體和復(fù)合土工膜都在水位以上部位向上游移動表現(xiàn)為拉應(yīng)力,水位以下依然受壓,且向下游移動。無論是竣工期還是正常蓄水期,壩體和

4、復(fù)合土工膜小主應(yīng)力都表現(xiàn)為受壓,只有大主應(yīng)力出現(xiàn)了局部受拉,壩體發(fā)生在底部,而復(fù)合土工膜發(fā)生在與山體連接的部位。加8度地震作用后,拉應(yīng)力區(qū)范圍擴(kuò)大,壩體拉應(yīng)力主要分布在堆石區(qū)主要部位,復(fù)合土工膜依然出現(xiàn)在與相鄰構(gòu)件連接的部位,變形在水平方向壩體連同心墻整體移向下游,而豎直方向都出現(xiàn)了上抬現(xiàn)象。無膜情況下,壩體跟有膜情況下的應(yīng)力變形規(guī)律基本一樣,只是應(yīng)力和變形都增大。由此可見:三種工況下,壩體和復(fù)合土工膜都從初始的受壓狀態(tài)依次出現(xiàn)了拉應(yīng)力