填筑分區(qū)分期和碾壓密實(shí)度對(duì)高面板堆石壩變形特性影響研究.pdf

1、我國西部大江大河如雅礱江、怒江、大渡河上有許多適宜建300m級(jí)高壩的壩址,由于面板堆石壩具有施工速度快、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等優(yōu)勢(shì),通常作為與心墻堆石壩和混凝土拱壩的比選壩型。任何兩種壩型之間的比選通常需要考慮安全、經(jīng)濟(jì)、施工難易程度等因素,面板堆石壩的工程投資小,施工工藝簡單、速度快,是其他壩型無法比擬的,但已建高面板堆石壩大都由于壩體變形過大使面板出現(xiàn)了裂縫,有的甚至出現(xiàn)大量滲漏,都是由于變形控制問題難以解決而影響高面板堆石壩的安全性。當(dāng)面板

2、堆石壩的壩高達(dá)到300m級(jí)以后,壩體和面板在高應(yīng)力、高水頭作用下,應(yīng)力、變形趨勢(shì)明顯增大,變形控制問題更為突出。
　　目前,我國壩工屆專家正在開展300m級(jí)超高面板堆石壩適應(yīng)性及對(duì)策研究,普遍認(rèn)為采取相應(yīng)控制壩體變形的措施,在我國建300m級(jí)超高面板堆石壩是可行的,但大都是通過工程經(jīng)驗(yàn)定性得出的結(jié)論。因此,采用數(shù)值計(jì)算方法研究高面板堆石壩特別是300m級(jí)超高面板堆石壩在不同工況下的變形特性具有重要意義。
　　影響高面板堆石壩

3、應(yīng)力變形特性的因素很多,從規(guī)劃階段河谷形態(tài),設(shè)計(jì)階段的壩高、填筑分區(qū)分期、碾壓密實(shí)度,施工階段的施工程序到運(yùn)行階段的分期蓄水,都和面板堆石壩的應(yīng)力變形特性密不可分。但當(dāng)壩高達(dá)到300m級(jí)以后,綜合考慮各種影響因素,壩高、填筑分區(qū)分期和碾壓密實(shí)度對(duì)高面板堆石壩應(yīng)力變形特性的影響最為敏感。雖然國內(nèi)外通過研究壩高、填筑分區(qū)分期和碾壓密實(shí)度來控制面板堆石壩的變形已有一定的成果,但都是相對(duì)于200m級(jí)高面板堆石壩得出的結(jié)論,以往的成果能否應(yīng)用于3

4、00m級(jí)超高面板堆石壩,必須通過理論計(jì)算分析。因此,開展壩高、填筑分區(qū)分期和碾壓密實(shí)度對(duì)高面板堆石壩變形特性的影響研究具有重要意義。
　　本文對(duì)高面板堆石壩堆石體自重分級(jí)加載過程、面板和墊層區(qū)之間的接觸行為進(jìn)行了分析,并且基于 ANSYS采用了合理的單元和材料參數(shù)進(jìn)行模擬。以 ANSYS為開發(fā)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了鄧肯 E-B本構(gòu)模型的二次開發(fā),完成了相應(yīng)模塊的程序設(shè)計(jì),并通過工程算例對(duì)開發(fā)程序進(jìn)行合理性驗(yàn)證。結(jié)果證明開發(fā)是成功的,可以將自

5、行開發(fā)的程序應(yīng)用于高面板堆石壩的變形分析,其主要內(nèi)容如下:
　　1)通過從200m級(jí)過渡到300m級(jí)不同高度面板堆石壩變形的計(jì)算分析,得出一系列面板壩變形隨壩高變化的規(guī)律。
　　2)根據(jù)填筑分區(qū)分期方案高面板堆石壩進(jìn)行有限元計(jì)算結(jié)果,將不同主、次堆石分區(qū)方案及分期填筑對(duì)高面板堆石壩變形的影響進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　3)通過的不同高度高面板堆石壩進(jìn)行有限元計(jì)算,研究碾壓密實(shí)度對(duì)高面板堆石壩應(yīng)力變形特性的影響;對(duì)比不同主、次