蓄水期和运行期库盆变形机制及对高拱坝安全的影响
[Abstract]:At present, high arch dams in China gradually enter the water storage period and operation period. In Jinping stage, the storage process of Xiluodu isobarth arch dam has caused significant deformation of reservoir basin, and there is a sustained contraction of valley amplitude after the completion of storage, which affects the current working behavior and long-term safety condition of high arch dam. There is no systematic evaluation standard for the influence of reservoir basin deformation in arch dam design method. In this paper, the deformation mechanism of fractured rock mass in the early stage of water storage is studied, and the deformation phenomenon of reservoir basin with valley amplitude contraction is preliminarily explained, and a long-term stability evaluation method of high arch dam based on limit analysis is put forward. The main work and innovative results are as follows: (1) the theory of deformation reinforcement is extended to the stability analysis of multi-cracked structures, the whole stability is evaluated by plastic residual energy, and the process of crack initiation, transfixion and failure is analyzed by unbalanced force. The numerical study on compressive failure of test blocks with preset cracks and overloading failure of high arch dams is carried out, and the possibility of cracking of arch dam heel and crack propagation of dam body is analyzed by comparing with the results of model tests. The results show that the method is effective in the stability and crack failure analysis of arch dams. It provides a theoretical basis for the safety evaluation of high arch dams during the storage and operation periods. (2) the deformation law of reservoir basins in the storage period of high arch dams and the reasons for the difficulty in simulating the conventional finite element calculation are summarized. The hydrostatic pressure is considered in the yield condition of elastic-plastic model and applied to the numerical analysis of reservoir deformation in the storage period of Jinping arch dam. The calculated results are compared well with the monitoring results, and the phenomena of valley amplitude contraction and reservoir basin subsidence are preliminarily explained. (3) the mesoscopic mechanism of the pressure action of fissure water is explored. The water pressure in the non-penetrating fracture is a self-equilibrium force system, which changes the equilibrium state of the rock mass and causes plastic deformation of the reservoir basin rock mass. This view is demonstrated by various literatures, monitoring data and calculation results. On this basis, the influence of reservoir basin deformation on the safety of Jinping arch dam during storage period is analyzed, and a preliminary idea for inversion of rock mass strength parameters is put forward. (4) aiming at the safety problem of arch dam under the action of time-dependent deformation of reservoir basin in operation period, the paper analyzes the effect of reservoir basin deformation on the safety of Jinping arch dam. Boundary displacement method and variable stiffness strength reduction method are proposed. The boundary displacement method is based on the elastic plastic model and the rheological model, which is based on the inherent relationship between the elastic-plastic model and the rheological model, and has a complete theoretical basis for simulating the long-term aging deformation of the reservoir basin by applying the fixed displacement at the boundary of the model. The long-term limit state of reservoir basin and high arch dam are analyzed and evaluated by using overload method and strength reduction method respectively. (5) Viscoelastic-plastic rheological constitutive model is used. The deformation of reservoir basin and its influence on dam body during the operation period of Jinping first grade high arch dam are studied numerically. Based on the results of rheological calculation, the boundary displacement method and the strength reduction method with variable stiffness are used to analyze the limit of arch dam. The results show that the long-term deformation of the reservoir basin is beneficial to the overall stability of the arch dam.
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TV642.4
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,本文编号:2367300
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