土石坝施工过程应力变形仿真分析

土石坝施工过程应力变形仿真分析作者：何芳婵学位授予单位：郑州大学相似文献(10条)1.期刊论文卢廷浩.高贵全.陈剑.LUTing-hao.GAOGui-quan.CHENJian蓄水后土石坝应力变形有效应力算法-岩土力学2005,26(2)水库蓄水后,土石坝应力变形较之施工填筑阶段更为复杂,其计算方法可分为总应力算法和有效应力算法.总应力算法简便直观,将心墙作为一个大单元仅宏观上符合总应力加面力的组合,而在微观上对于心墙具体单元而言却不符合;有效应力算法是采用有效应力加渗流力的组合,再考虑浸润线以下坝壳和心墙每个单元受到的浮托力及湿化变形引起的等效结点力(等效荷载),因此,不论是在宏观上,还是微观上,有效应力算法将更趋于合理,没有总应力算法所存在的缺陷.2.学位论文龙文黑河土石坝应力变形特性研究2003本文结合黑河水利工程130m高心墙坝设计工作需要，对大坝进行了应力变形有限元数值仿真分析。采用二维数值仿真分析研究了心墙填土干容重、心墙坡比及厚度、施工工期等因素变化对坝体应力、变形、孔隙压力的影响程度：采用三维数值仿真分析研究了大坝在各种工况下的坝体应力变形状态，分析了材料流变性对应力变形的影响程度：利用施工期和竣工期原型观测数据初步对大坝做了反馈分析，确定了坝料的流变参数，再次进行了二维和三维数值仿真分析，并对两种结果进行了对比。研究成果可对今后的高土石坝设计提供有益的借鉴。通过上述分析研究，表明黑河大坝在各工况下坝体具有较好的应力变形状态，不会出现横向裂缝、纵向裂缝及水力劈裂。研究表明对心墙土料填筑干容重分区采取下部高上部低方案是可行的；心墙坡比采用1：0.2是可行的，但应结合其它因素确定心墙坡比；施工工期对坝体应力变形及孔隙压力影响甚微，故可采取最短的施工工期27个月。材料的流变性对坝体变形影响很大，在数值分析中应计入这种影响。对大坝利用原型观测数据进行反馈分析是必要的。对于狭窄河谷中的土石坝进行三维数值仿真分析比二维分析具有更大的优越性。3.期刊论文岑威钧.王修信.CenWeijun.WangXiuxin湿陷性地基上心墙土石坝应力变形特性分析-水力发电2008,34(1)利用非线性有限元法,对某湿陷性地基上土石坝进行结构分析.计算中考虑了渗流的作用和土石料的湿陷效应.研究表明,较为深厚和软弱的地基上的心墙坝的变形分布较一般土石坝复杂,应力分布也相对不规则.当地基伴有湿陷性时,这种复杂和不规则程度会进一步加剧,进而影响大坝的安全性.因此,在对这类大坝进行设计时,应充分考虑这些不利因素.4.学位论文贾丽彬增设摩擦单元的土石坝混凝土防渗墙的应力变形分析研究2007随着经济的发展，国家对水利工程的安全日趋重视，土石坝在众多的水库坝型中占很大比重，而且多修建于技术相对较低、使用设备简陋的年代。所以，土石坝的安危是关系到国民经济发展和人民生命财产安全的重要研究课题。而混凝土防渗墙是一种广泛应用的、十分有效和安全可靠的防渗措施，常修建于深覆盖层地基或作为坝体的防渗心墙。由于材料变形特性的不同，按照常规的土石坝有限元计算程序，往往会造成墙体的应力集中，如何更好地模拟防渗墙的工作状态，合理确定混凝土防渗墙的应力成为一个难题。本文结合黄壁庄水库副坝除险加固所建混凝土防渗墙，对土石坝混凝土防渗墙进行特性模拟，在常规土石坝非线性有限元计算程序基础上，增添了模拟先筑坝后建防渗墙的程序代码，编写了摩擦单元子程序，对某典型剖面进行非线性有限元分析，研究防渗墙体的应力及变形特性。主要成果如下：1、选取典型计算剖面，应用AutoCAD划分单元网格，采用Algor的前处理模块Super-DrawⅡ提取单元及节点数据，包括单元材料、单元节点号。计算中多采用四节点等参单元及少量的三节点三角形单元和四节点摩擦单元；2、根据确定的计算模型，利用FortranPowerStation4.0编译修改后的土石坝非线性有限元计算程序，针对不同情况对典型剖面进行分析，结果表明：方法正确，程序稳定、精度高；3、分析计算墙与周围土体之间接触面的特征、墙体材料的弹模、固端约束、施工加荷顺序等问题对墙体应力及变形的影响。5.会议论文张坤勇.陈五一.余学敏.胡小红高塑性黏土设置区域对土石坝混凝土结构应力变形影响2006在土石坝混凝土结构周围设置一定范围的高塑土可以控制防渗墙改善应力集中、控制可能发生的裂缝.对设置不同高塑土区域心墙堆石坝进行有限元计算分析比较,结果表明,在廊道和主防渗墙顶局部设置高塑土,比沿心墙底部通长布置更能改善混凝土结构应力.心墙底高塑土区域设置过大,反而会使得原来局部设置高塑土分散的坝体荷载重新调整,从而导致廊道和主防渗墙的应力增加.6.学位论文曾碧坤土石坝塑性混凝土防渗墙应力变形数值模拟研究2009塑性混凝土防渗墙是在刚性混凝土防渗墙基础上发展起来的一种有效的透水体防渗处理技术。由于塑性混凝土防渗墙具有优异的性能，目前已经广泛应用于病险水库大坝的除险加固工程。然而，塑性混凝土防渗墙的受力非常复杂，有限元数值分析方法能对防渗墙的受力性状进行精确模拟，但许多通用的有限元分析软件都不包括邓肯-张本构模型，不能准确地对墙体进行应力变形计算。围绕上述问题，本文主要进行了以下几个方面的研究工作。br　　（1）对塑性墙和刚性墙的应力进行了对比分析，并对混凝土防渗墙的受力性状、影响应力变形的因素也进行了详尽的总结。br　　（2）对有限元计算软件ANSYS进行二次开发，加载邓肯-张本构模型，利用ANSYS功能齐全、收敛性好、运算速度快的特点，采用该软件对塑性混凝土防渗墙的应力变形进行数值分析计算。通过对100m高均质堆石坝的算例进行验证，结果表明，垂直位移最大值发生在坝体的中部，约为坝高的1/3～1/2处；水平位移最大值发生在坝体的中下部，约为坝高的1/3处，且靠近坝坡处。上述结果符合模拟施工过程逐层加载的计算规律，这也证明本程序的计算结果与理论结果吻合得较好，计算精度和效率较高。br　　（3）利用本文开发的程序对新湾副坝防渗墙进行了应力应变计算，计算结果表明，塑性混凝土防渗墙应力远远小于刚性墙，且一直处于受压状态，拉应力很小，破坏受抗压强度控制；在坝体和坝基的交界处，由于材料的模量变化较大，坝体材料的模量大于坝基表层土，在坝基表层处发生弯曲，位移值较大；在基岩与土层的交接部位产生较大的拉应力和剪应力，但相比刚性墙已大幅度减少。br　　本文得出的结论对工程实际有一定的指导意义，对ANSYS用户进行自定义子程序的开发，为扩展其功能、为通用软件在岩土工程分析中的应用进行了有益的尝试。7.会议论文张坤勇高塑性粘土设置区域对土石坝混凝土结构应力变形影响2006在土石坝中混凝土结构周围设置一定范围的高塑土可以控制防渗墙可以改善应力集中,控制可能发生的裂缝.本文通过对设置不同高塑土区域心墙堆石坝进行有限元计算分析比较,结果表明:在廊道和主防渗墙顶局部设置高塑土,比沿心墙底部通长布置更能改善混凝土结构应力.心墙底高塑土区域设置过大,会使得原来局部设置高塑土分散的坝体荷载重新调整,反而导致廊道和主防渗墙的应力增加.8.学位论文钱亚俊高心墙坝应力变形特性研究2005本文首先扼要介绍了土石坝，特别是心墙坝的发展历程和目前存在的主要问题，对目前土石坝有限元应力变形计算分析常用的三种本构模型—邓肯E-υ模型、修正剑桥模型和南水模型及其特点作了简要介绍和分析。然后，利用上述三种模型，对已取得较为完整原型观测资料的新疆“635”水利枢纽砂砾石粘土心墙坝和云南鲁布革堆石粘土心墙坝的应力变形性状进行了较为详细的有限元计算分析。有限元计算分析结果与原型观测资料的比较表明：1.三种模型能较好的模拟心墙坝施工期的应力变形性状，只是邓肯模型计算得出的沉降和水平位移与实测值相比偏大，修正剑桥模型计算得出的沉降和水平位移偏小，南水模型的计算结果介于上述两个模型之间，但较之于实测值仍偏小。2.三种模型在模拟心墙坝蓄水期应力变形性状时存在严重不足，特别是心墙和上游坝壳变形的计算分析结果与实测值定性不一致，即计算得出心墙和上游坝壳在蓄水期明显上抬，邓肯模型上抬量最大，修正剑桥模型次之，南水模型最小。而原型观测资料表明，蓄水期心墙和上游坝壳则明显下沉。究其原因，一是计算时未考虑坝壳料的湿化变形；二是模型的加卸荷准则存在不足。邓肯模型属非线性弹性模型，修正剑桥模型为单屈服面弹塑性，对于蓄水期上游坝壳及心墙中广泛区域内围压或平均应力减小的情况，上述两模型均判定为卸荷，从而不产生塑性变形。而南水模型为双屈服面模型，在较大程度上克服了上述不足，因此计算得出的心墙和上游坝壳的上抬量明显小于邓肯和剑桥模型。3.心墙坝有限元应力变形计算分析时，必须考虑上游坝壳浸水引起的湿化变形。对于棱角丰富的堆石体坝壳，还需考虑流变对坝体后期变形的影响。南水模型在考虑湿化变形和流变影响后，可较好地模拟心墙坝的应力变形性状。9.期刊论文彭成山.张学菊.PENGCheng-shan.ZHANGXue-ju土坝防渗墙设置摩擦单元对墙体应力变形的影响-华北水利水电学院学报2007,28(4)以某水库副坝混凝土防渗墙为例,采用二维非线性土石坝有限元计算程序对其典型剖面进行了有限元计算,重点分析了设置摩擦单元对墙体应力变形的影响.最后指出:设置摩擦单元后,墙体位移明显减小,大小主应力有所改变,最大应力值发生位置没有改变.10.学位论文许莹莹土石坝地基混凝土防渗墙应力变形数值模拟研究2007对于深厚覆盖层上的土石坝，目前通常采用混凝土防渗墙作为垂直防渗设施。在土石坝填筑并蓄水时，防渗墙的受力非常复杂，目前大多采用有限元法分析防渗墙的应力和变形。然而，有限元计算出的防渗墙的应力和变形普遍偏大，且存在较大的拉应力，而实际测量出的防渗墙的应力变形多较小，计算值与实际值相差较大。因此，准确估计防渗墙的应力变形是目前土石坝设计时亟需解决的问题之一。围绕上述问题，论文主要进行了以下几方面工作。首先，引入混凝土的弹性非线性模型(Bathe模型)和拉断的Molar-Coulomb破坏准则，分析防渗墙采用弹性非线性模型时的应力和变形，并与线弹性模型的结果进行比较。其次，引进改进的遗传算法，结合反分析中的直接法，编制了遗传算法反分析程序GA-BACK。通过对一简单土石坝的部分参数进行反分析，验证程序的正确性、方法的可行性。通过对5种不同目标函数反演的相对误差的比较分析，选用反演速度最快反演结果最好的方程作为GA-BACK程序的目标函数。再次，采用系统分析中的敏感性分析方法，对防渗墙周围土体单元如覆盖层和高塑性土的邓肯一张E—v模型、残渣的线弹性模型和接触面的Goodman单元模型的各个参数进行敏感性分析，研究参数对防渗墙应力和变形的影响程度，计算各参数的敏感度因子，找出敏感性较大的参数。最后，结合冶勒沥青混凝土心墙堆石坝的现场实测资料，分别采用遗传算法反分析和复合形法反分析反演部分材料参数，通过比较遗传算法反分析和复合形法反分析的优化速度和优化结果以及优化后的坝体变形和防渗墙应力时程曲线，分析了遗传算法反分析的优越性。应用反分析得到的参数计算防渗墙的应力和变形，分析参数优化后防渗墙的应力变形状况，进一步论证了遗传算法反分析的有效性。本文链接：：上海海事大学(wflshyxy)，授权号：f4dba5ac-7905-4b0e-910f-9dca00e5c7ec下载时间：2010年8月6日