重力坝深层抗滑稳定有限元超载降强综合法运用研究

发布时间：2017-05-08 09:13

  本文关键词：重力坝深层抗滑稳定有限元超载降强综合法运用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在众多水库大坝的设计建造中，重力坝依靠自身适应性强、方便施工、利于发电和泄洪、安全度高等优点而在业内逐渐获得广泛运用，，现已经基本成为国内高坝施工建设中的主要形式。而多数情况下，由于坝基基础并不能保证都是完整的岩体，造成坝基建设条件极其复杂，因此在复杂地基条件上建设的大坝安全特性具有工程风险。一旦发生坝工失事事件，不单是会破坏坝体结构，还会严重威胁到大坝下游区域的人民的生命财产安全，并对经济造成不可估量的损失。这也就使得重力坝的稳定可靠问题分析研究成为水工建筑中举足轻重而又经常遇到的一个难题，需要进行深入探讨研究的重要课题。 新世纪以来，国内外大量科研人员投身于重力坝的稳定可靠问题的分析科研中，得到了大量计算重力坝坝工结构深层抗滑稳定安全系数的计算方式，但是，截至目前业内还没有一个统一的标准精准客观的评价方法。近年来，随着计算机的日益普及，有限元法逐渐得到了专业人士的广泛运用。目前有限元方法中采用的超载法和强度折减法是分别单独考虑了水荷载和坝基材料强度单一因素变化的作用，得到相应的安全系数。但是，实际工程结构中重力坝的抗滑稳定性是在水荷载和坝体坝基材料强度共同变化作用下的结果，超载降强综合考虑了这两方面因素变化，体现了实际工程极限条件的可能范围。 本文首先对重力坝深层抗滑稳定研究现状进行了梳理，并重点介绍了超载降强综合方法，探讨了该方法的理论合理性。其次，对ANSYS有限元法进行了阐述，并说明了ANSYS大型有限元分析软件的使用过程和方法。最后，运用ANSYS大型有限元分析软件，对武都碾压混凝土重力坝的19#坝段建模，运用有限元超载降强综合法、有限元超载法和有限元强度折减法进行该坝段的深层抗滑安全稳定分析。分别得到采用超载降强综合法、超载法和强度折减法条件下该坝段的稳定安全系数，并与武都水库重力坝的19#坝段模型试验结果对比分析，阐明了超载降强综合方法的合理可靠性。 本论文与具体的工程实际相结合，运用ANSYS有限元分析软件，分析探讨了超载降强综合法、超载法和强度折减法，得到武都碾压混凝土重力坝的19#坝段安全系数，探讨超载降强综合法的合理性和可靠性，其得到的安全系数具有工程实际应用价值。
【关键词】：重力坝 超载降强综合法 深层抗滑稳定 有限元
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV642.3;TV223
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-8
• 目录8-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究的背景和意义11-12
• 1.2 国内外的研究现状12-15
• 1.3 重力坝深层抗滑稳定基本分析方法15-17
• 1.4 本论文研究的主要内容17-18
• 1.5 本论文的创新点18-19
• 第二章 重力坝深层抗滑稳定分析方法19-41
• 2.1 重力坝失稳的主要形式19-21
• 2.1.1 表层滑动稳定分析20-21
• 2.1.2 深层滑动稳定分析21
• 2.2 重力坝深层失稳的类型及其特点21-23
• 2.2.1 滑动面倾向上游的情况21-22
• 2.2.2 滑移面倾向下游的情况22-23
• 2.3 刚体极限平衡法原理23-32
• 2.3.1 双滑裂面法24-27
• 2.3.2 三滑裂面法27-32
• 2.4 有限单元法原理32-35
• 2.4.1 应力代数和比值法32-33
• 2.4.2 超载系数法33-34
• 2.4.3 强度折减法34-35
• 2.4.4 有限元法判别准则35
• 2.5 分项系数法原理35-41
• 第三章 重力坝深层抗滑稳定有限元综合法41-46
• 3.1 常用有限元方法的优缺点41-42
• 3.2 影响结构安全的因素分析42-43
• 3.3 有限元综合法43-46
• 3.3.1 有限元综合法的基本理论43-44
• 3.3.2 有限元综合法的优缺点44-46
• 第四章 ANSYS 有限元46-53
• 4.1 有限元法概述46-49
• 4.1.1 有限元的发展和基本思想46-47
• 4.1.2 有限元法的基本步骤47-49
• 4.2 ANSYS 有限元简介49
• 4.3 ANSYS 分析类型49-50
• 4.4 PLANE42 单元—二维结构实体单元50-51
• 4.5 NEWTON-RAPHSON迭代方法51-53
• 第五章 武都重力坝深层抗滑稳定分析53-83
• 5.1 武都重力坝工程概况53-56
• 5.1.1 工程地形地貌53
• 5.1.2 工程地层岩性53-54
• 5.1.3 工程主要地质构造54-56
• 5.2 武都重力坝模型试验56-58
• 5.2.1 模型相似条件及模型确定56
• 5.2.2 模型材料特性56-57
• 5.2.3 试验测量系统57
• 5.2.4 模型加载57
• 5.2.5 试验结论57-58
• 5.3 武都重力坝有限元超载降强综合法计算58-68
• 5.3.1 模型建立58-59
• 5.3.2 有限元计算模型59-62
• 5.3.3 有限元超载降强综合法计算结果62-68
• 5.4 武都重力坝有限元超载法计算68-74
• 5.5 武都重力坝有限元强度折减法计算74-80
• 5.6 结论80-83
• 第六章 总结和展望83-85
• 6.1 总结83
• 6.2 展望83-85
• 参考文献85-89
• 致谢89-91
• 攻读硕士学位期间公开发表的学术论文91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 沈泰;地质力学模型试验技术的进展[J];长江科学院院报;2001年05期

2 王兴然;邓昌铁;;刚体极限平衡法分析坝基深层抗滑稳定的探讨[J];河海大学学报;1989年02期

3 陈革强;刚体极限平衡法浅析[J];海河水利;1999年02期

4 潘家铮;;千方百计加快开发利用水电[J];中国水能及电气化;2008年08期

5 何显松,陈静,张林,陈建叶;变温相似材料在地质力学模型试验中附加温度场的影响程度评价[J];四川大学学报(工程科学版);2003年03期

6 张怡霞;坝后为倾斜地面时坝体抗滑稳定计算(三倾斜面法)[J];四川水力发电;1983年02期

7 唐成建;张全;潘杰;蔡鸿;;武都水库大坝河床坝基深层抗滑稳定分析[J];四川水利;2007年06期

8 陈国立;;重力坝深层抗滑稳定分析的三倾斜面法[J];水电站设计;1992年04期

9 陈国立;;重力坝深层抗滑稳定基本特点的初步分析[J];水电站设计;1993年01期

10 陈祖煜,陈立宏;对重力坝设计规范中双斜面抗滑稳定分析公式的讨论意见[J];水力发电学报;2002年02期

  本文关键词：重力坝深层抗滑稳定有限元超载降强综合法运用研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：350874