碩士學(xué)位論文-粘土心墻土石壩水力劈裂的有限元數(shù)值仿真研究78p

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學(xué)科專業(yè)： 巖土工程
授予學(xué)位： 碩士
學(xué)位授予單位：西安理工大學(xué)
學(xué)位年度：2008
水力劈裂是土石壩工程中最為關(guān)注，也最有爭議的問題之一。水力劈裂會導(dǎo)致大壩防滲體的破壞從而造成災(zāi)難性的后果。然而，水庫蓄水壓力能否在心墻的上游表面造成裂縫，進(jìn)而形成集中滲水的通道并導(dǎo)致大壩的破壞，時至今日在工程和學(xué)術(shù)界仍有爭論。人們對水力劈裂發(fā)生的條件、頻率以及判別方法等問題尚存在有不同看法。盡管如此論證心墻是否有發(fā)生水力劈裂的可能性仍是當(dāng)前各種心墻土石壩在設(shè)計(jì)當(dāng)中需要解決的核心問題之一。因此，對水力劈裂問題進(jìn)行深入研究，論證心墻水力劈裂的發(fā)生條件、發(fā)生機(jī)理，進(jìn)而提出合理的水力劈裂判別標(biāo)準(zhǔn)和切實(shí)有效的預(yù)防措施，對土石壩的設(shè)計(jì)、施工和安全運(yùn)行有著十分重要的意義。本文主要圍繞土質(zhì)心墻土石壩水力劈裂的發(fā)生條件、發(fā)生機(jī)理和判別標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行理論分析和數(shù)值模擬。
首先在對水力劈裂發(fā)生的條件和機(jī)理做詳細(xì)闡述的基礎(chǔ)上，總結(jié)現(xiàn)有的研究水力劈裂的數(shù)值方法即有效應(yīng)力法和總應(yīng)力法，通過計(jì)算結(jié)果的對比，分析兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，得出有效應(yīng)力法的局限性以及總應(yīng)力法的相對可行性；并利用總應(yīng)力法對影響水力劈裂發(fā)生的各影響因素如心墻和壩殼料的彈性模量、泊松比、心墻的壩坡、密度等進(jìn)行敏感性分析，從而得出對水力劈裂發(fā)生影響較大因素是壩殼與心墻的彈模比和心墻的泊松比，次之的是壩殼的密度和心墻上游的傾角；
其次，對水力劈裂發(fā)生影響較大的參數(shù)即壩殼與心墻的彈模比和心墻的泊松比做進(jìn)一步分析。通過對兩座不同高度，不同傾角大壩的分析和對比，得出控制水力劈裂發(fā)生的壩殼與心墻的彈模比和心墻的泊松比的關(guān)系曲線，從而為設(shè)計(jì)提供依據(jù)；
最后，對某粘土心墻水電站做三維有限元數(shù)值計(jì)算，從壩體中沿順河向取出三個具有代表性的截面，用總應(yīng)力法對三個截面分別進(jìn)行判斷，得出該水電站不會發(fā)生水力劈裂，這與根據(jù)壩殼與心墻的彈模比和心墻的泊松比的關(guān)系曲線而判斷不會發(fā)生水力劈裂的結(jié)果相符，進(jìn)而論證了給定的壩殼與心墻的彈模比和心墻的泊松比的關(guān)系曲線的正確性。