深覆蓋層心墻壩的應(yīng)力變形研究.pdf

1、心墻壩作為土石壩中的一名年輕成員,由于它的各種優(yōu)點(diǎn),其發(fā)展速度很快,世界各國(guó)都建成了大量的心墻壩,像加拿大的馬尼克3<'＃>工程,這是世界上最成功的一個(gè)范例.而對(duì)于在深覆蓋層上如何建設(shè)心墻壩也已成為世界各國(guó)面臨的問(wèn)題,由于其地質(zhì)條件很復(fù)雜,此時(shí)壩體及壩基的穩(wěn)定性和防滲問(wèn)題就顯得尤為重要,而建設(shè)混凝土防滲墻就成為關(guān)鍵.因此很有必要對(duì)深覆蓋層心墻壩進(jìn)行研究. 本文以位于塔里木河源流葉爾羌河上游的主要支流塔什庫(kù)爾干縣的下坂地水利樞紐工

2、程為研究對(duì)象,在商業(yè)有限元計(jì)算軟件ANSYS中成功導(dǎo)入土材料的南水模型和鄧肯一張本構(gòu)模型,研究了兩種不同設(shè)計(jì)方案即粘土心墻防滲方案和瀝青混凝土心墻防滲方案下的壩體、心墻、防滲墻等在竣工期、蓄水期兩種工況下的應(yīng)力和變形,不僅進(jìn)行了二維和三維情況下的研究,還對(duì)防滲墻的材料特性進(jìn)行了分析,得出如下幾點(diǎn)重要結(jié)論: (1)通過(guò)研究防滲墻的厚度和材料特性變化,發(fā)現(xiàn)防滲墻厚度越大,其應(yīng)力越小,但影響不明顯.隨防滲墻模量的增大,墻體應(yīng)力增大.

3、 (2)由于河谷的空間效應(yīng),三維計(jì)算位移值比二維計(jì)算的略小(南水模型):采用鄧肯-張模型三維分析所得的位移值均比南水模型大得多. (3)兩種方案的心墻在竣工期和蓄水期均沒(méi)有出現(xiàn)拉應(yīng)力,兩種方案的心墻順坡向應(yīng)力均大于上游面水壓力(沒(méi)有考慮心墻的凝聚力,偏于安全),不會(huì)發(fā)生水力劈裂.其中,瀝青心墻壩的抗劈裂能力較好. (4)南水模型二維分析中,兩種心墻方案的防滲墻應(yīng)力均在安全的范圍內(nèi).但南水模型的三維分析中,瀝青心墻方

4、案在靠近兩岸處出現(xiàn)拉應(yīng)力,超過(guò)混凝土單向抗拉強(qiáng)度；粘土心墻方案靠近兩岸局部出現(xiàn)拉應(yīng)力,大于混凝土的單向抗拉強(qiáng)度.鄧肯-張模型的三維分析中,瀝青心墻方案在防滲墻底部靠近兩岸處出現(xiàn)了大于混凝土的抗壓強(qiáng)度的壓應(yīng)力；竣工期在防滲墻靠近兩岸處出現(xiàn)拉應(yīng)力,超過(guò)混凝土單向抗拉強(qiáng)度.較大的拉應(yīng)力表明:壩基砂層的存在使壩體和壩基從兩岸向砂層位置擠壓,防滲墻橫河向受到較大的摩阻力. (5)二維分析中,瀝青心墻方案應(yīng)力均在安全的范圍內(nèi)；粘土心墻方案廊