加筋技術(shù)在高土石壩抗震中的應(yīng)用.pdf

1、以往的研究表明，土石填筑壩在遭遇強(qiáng)震而發(fā)生破壞時(shí)，破壞將首先從壩頂部開始，壩頂區(qū)的“鞭鞘”效應(yīng)將使堆石處于不穩(wěn)定狀態(tài)。因此，在地震區(qū)修建高土石填筑壩時(shí)應(yīng)特別重視壩頂區(qū)土體的穩(wěn)定，采取必要的抗震措施。加筋土技術(shù)是巖土工程領(lǐng)域的一個(gè)重要維護(hù)手段，采用合理的加筋錨固技術(shù)，能充分地發(fā)揮和提高土體的自身強(qiáng)度和自穩(wěn)能力，較其它加固方式可以大量地節(jié)約工程材料，并有利于安全施工，在我國(guó)巖土工程領(lǐng)域中已得到廣泛的應(yīng)用。本文使用有限差分方法對(duì)在土石壩中加筋

2、進(jìn)行數(shù)值分析研究，以期該技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用提供較為科學(xué)的依據(jù)。 首先，采用拉格朗日有限差分法，對(duì)壩體及其抗震措施進(jìn)行數(shù)值模擬。通過擬靜力法計(jì)算和壩體永久位移的計(jì)算，進(jìn)一步驗(yàn)證壩體的加筋范圍；通過研究加筋前后壩體的剪應(yīng)變、累加位移矢量、沿特征線的永久位移、筋層和護(hù)面板的受力狀態(tài)和軸力分布規(guī)律來分析筋層和護(hù)面板的力學(xué)性能，以及確定筋端的處理方式。其次，通過對(duì)筋層和面板的變參數(shù)研究，研究了筋層布置間距、筋層長(zhǎng)度、筋層支護(hù)傾角、筋與土

3、體間的摩擦角、粘聚力、護(hù)面板厚度的變化對(duì)壩體變形的影響。第三，研究了提高土體的變形與強(qiáng)度參數(shù)(不采用抗震措施情況下)與采用抗震措施的等效問題。最后，對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行數(shù)值分析，提出對(duì)施工中的指導(dǎo)意見。主要研究結(jié)論如下：(1)進(jìn)一步驗(yàn)證高土石壩的抗震加固范圍為4/5高度以上的壩坡區(qū)域。地震動(dòng)作用之后，加筋與否對(duì)壩體的最大剪應(yīng)變影響較大，不但剪應(yīng)變分布有所改變，且加筋后最大剪應(yīng)變也相應(yīng)減小。 (2)一般而言，所加筋層處于受拉狀態(tài)，總體來

4、說最頂端筋層和中間筋層所受拉力較大；筋層拉應(yīng)力分布呈現(xiàn)沿壩坡端向壩內(nèi)端逐漸增大的趨勢(shì)。護(hù)面板中軸力均為拉力，在中間筋層高度處為最大，且隨高程的降低，軸力逐漸減小。 (3)無論從壩體的永久位移還是筋層軸力分布角度，壩內(nèi)筋端的鉸結(jié)連接方式要好于自由連接方式。 (4)通過對(duì)加筋層支護(hù)結(jié)構(gòu)及護(hù)面板的參數(shù)的變化研究，建議加筋長(zhǎng)取滑裂面至邊坡的1.5-2倍等一些定性的規(guī)律。 (5)通過對(duì)工程實(shí)例的計(jì)算分析，驗(yàn)證了模型建立的合