基于ANSYS的土坝加高方案比选关键问题研究

发布时间：2017-08-12 20:31

  本文关键词：基于ANSYS的土坝加高方案比选关键问题研究

  更多相关文章： 土坝加高 有限元 渗流 稳定 沉降

【摘要】：黄河流域出现了一些使用时间较长,运行状况不佳,淤积严重的土坝。因此探讨和研究土坝加高存在的问题和解决方案对解决工程实际问题有着重要意义。本文对常用的三种土坝加高方式进行了研究计算,从渗流、稳定、淤泥固结三个方面对三种加高方式进行研究。最后对比三种加高方式各自的优缺点以及实际应用中需要考虑的问题。主要进行的计算工作如下:(1)对于下游贴坡式加高的土坝加高前后渗流及稳定两方面的问题进行计算。此种加高方式的一个问题在于土料的布置必然不满足防渗原则。利用有限元思想,借助ANSYS软件中的热分析模块计算渗流问题。反复迭代得出浸润线位置。针对浸润线位置过高的问题,采用在坝后设置褥垫排水的方式降低浸润线。利用强度折减系数法对加高后坝坡稳定安全系数进行计算,可以看出,过高的浸润线会对坝坡稳定造成严重影响。同时,采取相应措施之后,可以维持坝坡稳定安全系数在允许范围之内;(2)对于骑马式加高的土坝来讲,最大的优势在于需要填筑的土方量少,最大的劣势在于适用范围较小。可以进行骑马式加高的土坝要有坝坡较为平缓的原坝体,而且上游淤泥不能太高。这是因为骑马式加高的新加坝体坝坡要陡于原有坝坡,同时新加坝体又要在淤泥面以上。这样新加坝体便不容易保持稳定。因此同样要进行加高前后的渗流和稳定的计算。计算原理与方法与下游贴坡式加高相同;(3)对于上游贴坡式加高的土坝,关键问题在于淤泥的沉降与固结。由于淤泥的物理力学性质较差,稳定性不好,导致在淤泥上填土时很有可能导致淤泥的失稳。因此,对不同的加载方案进行模拟计算,得出沉降量以及加载后坝坡稳定安全系数。根据数据的变化规律可以看出,每次填土越少,填土次数越多,对于坝坡安全越有利;(4)根据以上计算结果,对不同加高方式的土方量、施工难度、加高后坝体运行情况等方面进行对比,分析各自优劣势以及适用条件。可以得出下游贴坡式加高施工难度小,适用范围广,但是土方量大,造价高;骑马式加高适用范围小,稳定安全性不好,但是土方量最小;上游贴坡式加高施工难度大,要对上游淤泥进行处理或者合理安排好加载频率和时间。实际工程如果采用上游贴坡式加高,不能完全参考模拟计算的结果,还应对上游淤泥进行固结实验,进一步研究是否能够在当地淤泥体上进行加高。
【关键词】：土坝加高 有限元 渗流 稳定 沉降
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV641.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究的目的与意义10-11
• 1.2 国内外研究历史与现状11-14
• 1.2.1 土坝加固工程的研究11
• 1.2.2 土坝渗流问题的研究11-12
• 1.2.3 土坝稳定问题的研究12-14
• 1.2.4 土体固结的研究14
• 1.3 本文研究内容以及技术路线14-16
• 1.3.1 本文主要研究内容14-15
• 1.3.2 技术路线15-16
• 1.4 本章小结16-17
• 第二章 有限元方法介绍17-23
• 2.1 有限元思想17-18
• 2.2 ANSYS简介18-19
• 2.3 在ANSYS中计算渗流场19-21
• 2.4 强度折减系数法21-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第三章 下游贴坡式加高的数值模拟23-33
• 3.1 下游贴坡式加高简介23
• 3.2 渗流计算结果及分析23-28
• 3.3 防渗体与排水体的设置28-30
• 3.4 土坡稳定分析问题30-32
• 3.5 本章小结32-33
• 第四章 骑马式加高的数值模拟33-39
• 4.1 骑马式加高的优劣分析33-34
• 4.2 土坝渗流问题34-36
• 4.2.1 渗流问题34-35
• 4.2.2 达西定律35
• 4.2.3 渗流计算方法的发展35-36
• 4.3 骑马式加高渗流问题的计算36-37
• 4.4 骑马式加高稳定问题的计算37-38
• 4.5 本章小结38-39
• 第五章 上游贴坡式加高的数值模拟39-50
• 5.1 淤泥面上加高土坝的主要技术问题39-40
• 5.2 淤泥质软土的特点40-41
• 5.2.1 坝前淤泥的主要物理力学性质40
• 5.2.2 淤泥质软土的特点40-41
• 5.2.3 淤泥土固结过程中微结构变化41
• 5.3 淤泥的固结沉降问题41-44
• 5.4 上游贴坡式加高渗流与稳定问题计算分析44-45
• 5.5 加高施工过程的模拟45-49
• 5.5.1 计算原理45-46
• 5.5.2 计算结果46-49
• 5.6 本章小结49-50
• 第六章 三种加高方式的对比50-53
• 6.1 三种加高方式需用土方量对比50
• 6.2 三种加高方式适用条件对比50-51
• 6.3 三种加高方式施工难度对比51
• 6.4 三种加高方式加高后坝体运行情况对比51-52
• 6.5 本章小结52-53
• 第七章 结论及展望53-55
• 7.1 本文结论53-54
• 7.2 研究展望54-55
• 参考文献55-59
• 致谢59-60
• 作者简介60

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 雷伟;粘性土土坡稳定安全系数的编程简化计算[J];吉林水利;2005年06期

2 胡新红;张可能;王跃飞;刘宇飞;;剩余推力法中稳定安全系数折减方法分析[J];西部探矿工程;2008年04期

3 关志诚;王庆华;;土石坝坡最小稳定安全系数分析[J];东北水利水电;1991年11期

4 景卫华;王克东;朱俊高;李涛章;;变形参数对土坡稳定安全系数的影响[J];水利水电科技进展;2010年02期

5 阎中华;均质土坝与非均质土石坝稳定安全系数极值分布规律及电算程序简介[J];水利水电技术;1983年07期

6 刘剑;刘永健;杨炳成;;关于桥梁结构线弹性稳定安全系数的讨论[J];广西大学学报(自然科学版);2009年06期

7 王洪新;周松;;基坑围护结构的抗冲剪稳定安全系数的计算与应用[J];岩石力学与工程学报;2012年11期

8 骆筱菊;;按极限平衡理论计算土坡的稳定安全系数[J];工程勘察;1984年02期

9 张鲁渝,郑颖人,赵尚毅,时卫民;有限元强度折减系数法计算土坡稳定安全系数的精度研究[J];水利学报;2003年01期

10 贾金生;;滑坡稳定分析中极大原理的用法讨论[J];成都科技大学学报;1985年02期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 李盼到;徐艳玲;栗勇;李东;包琦伟;秦大航;;独柱支承梁式桥倾覆稳定安全系数及抗倾覆措施研究[A];第十五届中国科协年会第12分会场：山区桥梁建设技术创新论坛论文集[C];2013年

2 邵龙潭;;土体的极限平衡条件和稳定安全系数定义[A];第十一届全国土力学及岩土工程学术会议论文集[C];2011年

3 郑颖人;赵尚毅;张鲁渝;邓卫东;;有限元强度折减法在土坡与岩坡中的应用[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年

4 刘耀儒;冷旷代;钱京娟;黄跃群;杨强;;地震作用下滑移体稳定的极限平衡分析[A];第21届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 张帆;基于ANSYS的土坝加高方案比选关键问题研究[D];西北农林科技大学;2015年

2 张卫民;土体力学参数对土坡稳定安全系数影响分析[D];浙江大学;2006年

3 陈远川;有限元强度折减法计算土坡稳定安全系数的研究[D];重庆交通大学;2009年

4 杨晓琳;基于遗传算法的边坡可靠度分析[D];吉林大学;2012年

5 曾进群;复杂受力状态下高边坡三维稳定性研究[D];重庆大学;2002年

，

本文编号：663515