采动变形对水闸作用规律及顶升技术优化设计研究

发布时间：2020-05-29 05:01

【摘要】：我国采动区内有大量的水闸,采动变形会使水闸产生不均匀沉降,进而对上下游的生产生活产生不利影响,因此对水闸不均匀沉降的治理研究有着重要意义。顶升技术是治理不均匀沉降水闸的有效方法之一,其前提是明确采动变形对水闸的作用规律。但现有关于采动变形对水闸作用规律的研究较少,因此对其深入研究很有必要。本文首先采用数值模拟方法对典型地表变形(拉伸变形、压缩变形、倾斜变形、正曲率变形、负曲率变形)作用下水闸的规律进行系统研究。随后利用理论分析以及数值模拟的方法研究了适用于本工程的顶升技术,并提出其优化设计方案。主要工作及成果如下:(1)根据理论计算获得了水闸下方地表的水平、倾斜、曲率变形的实际结果。根据实际结果及现有研究,为后续数值模拟制定了20种不同的典型地表变形工况。(2)采用有限元软件ABAQUS建立了水闸结构整体的弹塑性模型。通过试验等方法获取了Mohr-Coulomb模型、混凝土损伤塑性模型以及钢筋的参数,并对的模型进行了初始地应力平衡,使得最大沉降数量级别为10~(-5)m。(3)研究了拉伸地表变形、压缩地表变形、倾斜地表变形、正曲率地表变形、负曲率地表变形作用下水闸的应力、沉降以及损伤规律。研究发现拉伸变形与正曲率变形对水闸的作用规律基本一致,在这两种变形作用下,最不利位置出现在水闸底板中部;压缩变形与负曲率变形对水闸作用规律基本一致,最不利位置出现在闸墩与底板相交区域。倾斜变形使得水闸产生明显的不均匀沉降。并结合理论验证了模型建立的正确性。(4)采用压密注浆顶升法对水闸进行纠偏设计,采用了理论的方法推导出其注浆压力表达式,并与实际工程进行对比,验证了表达式的正确性。研究表明注浆压力大小与注浆管埋设深度、土体性质有关。(5)利用数值模拟手段,研究了不同数量的加载点对水闸顶升的影响规律。结果表明:随着顶升点数量的增加,水闸的纠偏效果越好。当设立6个顶升点时,与理想状态下最大拉应力的数值仅相差0.028 MPa,说明本工程设立六个顶升加载点已经取得良好的顶升效果。结合已有研究成果以及本文研究成果对水闸的顶升纠偏技术提出了优化设计方案。该论文有图67幅,表21个,参考文献107篇。
【图文】：

锥形剪切破坏模式

技术路线图
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD325;TV66

【参考文献】

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本文编号：2686439