土石坝固结中的应力调整

发布时间：2017-08-18 01:28

  本文关键词：土石坝固结中的应力调整

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【摘要】：土石坝以土为主要筑坝材料,由于造价低、施工方便在国内外有着广泛的应用。土体是一种多相材料。由于受到自重荷载,土体内的水分和气体会排出,导致土体体积压缩。土体体积的压缩在土石坝中的表现为坝体的固结与沉降。固结沉降是坝体应力状态改变的外在表现。土石坝主要有建造期、蓄水期、水位骤降期等运用时期。不同的运用时期,坝体应力状态改变的规律不同。本文依托狼猫山水库工程实例,采用有限元数值分析方法,运用流土耦合理论研究了土石坝坝体在不同运用时期以及不同的工况下固结中应力状态及其变化规律,寻找坝体薄弱部位,得到以下结论：对均质坝易在坝轴线上产生横拉应力,发生纵向裂缝；同时在坝的轴线两端容易产生纵向拉剪应力,产生横向裂缝。坝体在建成无水时应力薄弱部位集中在两端约束处,在蓄水以后坝体应力薄弱部位变为背水面坡脚处。坝体迎水面受到静水压力相当于加载,浸润线以下受浮力影响由湿容重调整为浮容重相当于卸载,综合起来坝体应力水平在蓄水后降低,土体容重的改变起主导作用。坝体在稳定渗流期并遭遇暴雨情况下,坝体应力水平由于浸润线以及土体饱和度较高而导致应力水平变化不大,但是由于坝体施工质量以及表面裂缝的作用会导致坝体产生蠕动变形以及滑坡。库水位骤降的幅度与坝体应力水平改变呈正相关,计算表明坝体在骤降到最低水位时的应力水平要比骤降0.5倍蓄水位时大约10%。坝体稳定性以稳定渗流期工况稳定最好；而施工期与稳定渗流期相比,无库水压力支挡,土体湿容重大于浮容重,滑动力增加,稳定性不及渗流期；库水骤降期,稳定性更为不利,浮容重变化为饱和容重,同时失去库水支挡压力,滑动力增加；暴雨期,降雨入渗,增加了坝体饱和区和气体入渗压力,增加了滑动力。狼猫山水库滑坡是由于坝体质量差以及暴雨作用下,导致不均匀湿陷产生滑动张拉裂缝以及蠕动变形,裂缝在暴雨作用下继续发展,最终发生滑坡。
【关键词】：土石坝 应力 固结 调整 暴雨
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV31;TV641
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 引言10
• 1.2 与土石坝固结有关的现象10-11
• 1.2.1 固结与坝体裂缝10-11
• 1.2.2 固结对滑坡的影响11
• 1.3 土石坝固结及应力分析的研究现状11-12
• 1.4 现有理论及方法12-13
• 1.5 本文研究内容13
• 1.6 本文研究的技术路线13-14
• 第二章 土石坝应力的变化与调整14-31
• 2.1 土石坝产生应力变化的因素14
• 2.2 土石坝应力变化时期14-16
• 2.2.1 施工期14-15
• 2.2.2 蓄水期15-16
• 2.2.3 骤降期16
• 2.2.4 暴雨期16
• 2.3 土石坝应力改变薄弱部位16-17
• 2.4 计算理论17-29
• 2.4.1 土体固结理论17-21
• 2.4.2 有限元计算理论21-28
• 2.4.3 土体抗剪强度与破坏准则28-29
• 2.5 劈裂灌浆调整土石坝应力状态29-31
• 第三章 建成无水及蓄水期坝体应力状态31-44
• 3.1 狼猫山水库工程概况31-32
• 3.1.1 工程规模31
• 3.1.2 工程建设过程31-32
• 3.1.3 工程地质条件32
• 3.1.4 工程运用情况32
• 3.2 工程质量32-36
• 3.3 狼猫山水库施工填筑与蓄水有限元分析36-44
• 3.3.1 模型建立36-37
• 3.3.2 计算参数设置37-38
• 3.3.3 计算分析步、荷载及边界条件38-39
• 3.3.4 计算结果及分析39-44
• 第四章 暴雨入渗对坝体应力影响44-54
• 4.1 暴雨入渗机理44-45
• 4.2 影响滑坡的因素45-46
• 4.2.1 影响暴雨滑坡的内部因素46
• 4.2.2 影响暴雨滑坡的外部因素46
• 4.3 狼猫山水库滑坡物探与滑体分析46-48
• 4.3.1 滑裂面的确定47
• 4.3.2 滑体分析47-48
• 4.4 狼猫山水库降雨入渗滑坡有限元分析48-51
• 4.4.1 土体本构48-49
• 4.4.2 计算分析步、荷载及边界条件49
• 4.4.3 计算结果与分析49-51
• 4.5 狼猫山水库滑坡机理分析51-54
• 第五章 库水位变化对坝体应力的影响54-60
• 5.1 坝体初始应力与初始饱和度54
• 5.2 土体本构模型54
• 5.3 计算分析步、荷载及边界条件54-55
• 5.4 计算结果及分析55-60
• 第六章 结论及展望60-62
• 6.1 结论60-61
• 6.2 展望61-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-67
• 攻读学位期间发表的学术论文及参与项目67-68
• 附件68

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本文编号：692081