定向爆破沥青混凝土斜墙堆石坝静动力响应分析
发布时间：2021-09-30 08:53
定向爆破堆石坝具有节省工程投资、施工速度快等优点。由于定向爆破难以精确控制堆积体块石粒径,进而无法完全准确把握堆积体的孔隙率,造成坝体孔隙率较大而且极不均匀,因此定向爆破堆石坝可能产生过大且不均匀变形。坝体的过大和不均匀变形将导致防渗系统的破坏,影响工程的安全。保证定向爆破堆石坝防渗系统的安全性和有效性是定向爆破堆石坝建设的关键问题。本文对某定向爆破沥青混凝土斜墙堆石坝开展静动力响应和抗震稳定性分析,研究定向爆破堆石坝的安全稳定性,主要研究内容如下:（1）在总结土石坝数值计算关键问题的基础上,选取适用于定向爆破堆石坝数值计算的筑坝材料本构模型,建立了定向爆破堆石坝三维静力分析数值模型,研究了坝体及沥青混凝土斜墙的应力变形规律。结果表明定向爆破沥青混凝土斜墙堆石坝坝体和斜墙变形相对于覆盖层上的一般面板堆石坝的变形较大,沥青混凝土防渗斜墙的不规则形状对其应力变形具有较大影响。（2）基于有限元方法对定向爆破堆石坝开展三维非线性动力响应分析,研究了定向爆破堆石坝坝体和防渗体的地震加速度、地震位移、地震应力等地震响应规律。结果表明定向爆破堆石坝坝体和斜墙加速度、位移、应力及永久变形响应均呈现出从...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
某水库工程地理位置图
西安理工大学工程硕士学位论文14除险加固设计包含大坝防渗加固、坝顶工程、大坝安全监测、输水洞加固、洪水调度系统、管理设施改造和上坝公路修复等七项工程，其中大坝防渗主要采用铺设复合土工膜的方式进行加固。该除险加固工程于2000年1月10日开工，2004年8月完工，2004年11月通过竣工验收，水库至今仍继续向灌区和西安市供水。该水库工程实物照片如图2-2所示。图3-2某水库工程实景图Fig.3-2Pictureoftheproject石砭峪河发源于秦岭北麓的终南山，坝址以上控制流域面积132km2，形状呈扇形，地表系石质山区，流域系数约为2.1。河谷在接近出山处呈“U”形，两岸山高坡陡，坡角在40°以上。坝址以上至关帝庙以南4公里范围内，山荒岭秃，植被较差；从关帝庙至青岔的8公里范围内，山坡上有低矮的灌木丛，植被较好；青岔至罗汉坪以上，山坡被茂密的乔灌木覆盖，植被良好。石砭峪河长度约35km，坝址以上干流长30km，河床平均比降为3%～6%，主要支流有大飘沟、小飘沟、龙窝子沟、大板岔沟等河流，长度一般为6～7km。石砭峪河在出山后汇入滈河，在香积寺处和决河相汇，后向西流至户县秦渡镇入沣河，为滈河的二级支流，沣河的三级支流。石砭峪站多年平均降雨量872.6mm，年最大降雨量1139.1mm。水库流域内多年平均降雨量898mm，多年平均径流量0.97亿m3，多年平均蒸发量948.5mm，实测最大洪峰流量为359m3/s（2002年6月9日），最枯流量0.1m3/s，调查最大历史洪峰流量为650m3/s（1908年）坝区位于秦岭东西向构造带北缘，其地质构造受NEE向压性结构控制，以迭瓦序逆断层为主，伴有SN向压扭结构面。区域地下水类型为基岩裂隙水，岩体裂隙发育，部分已贯通。裂隙大部无充填物，为基岩裂隙水提供了储水空间，水库枯水期蓄水位在696m以下时地下水受大?
西安理工大学工程硕士学位论文18(b)沥青防渗斜墙模型图3-6有限元计算模型Fig.3-6Finiteelementcalculationmodel3.3坝体应力变形结果根据大坝整体沉降、水平位移和轴向位移分布可以看出，坝体的整体变形趋势为：竣工期和蓄水期整个坝体产生较大的沉降变形，受覆盖层地基压缩变形和定向爆破堆石料较大变形的影响，最大沉降主要发生在靠近坝基的部位；水平位移方面，竣工期上游侧坝体和地基向上游变形，而下游侧坝体和地基向下游变形，蓄水期在水压力的作用下整个坝体整体呈现向下游变形的趋势，较大变形值也发生在靠近坝基的部位；此外，坝体两侧呈现向中间变形的轴线变形分布规律，其中左岸较陡，变形相对较小，右岸较缓，轴向变形明显较大。大坝最大剖面竣工期和蓄水期沉降分布云图如图3-7所示。坝体竣工期和蓄水期的最大累计沉降量分别为0.60m和0.68m，分别为坝高的0.71%和0.80%，最大沉降的位置均发生在靠近坝基的爆破堆石体部位。此外计算所得，竣工期上游侧坝体向上游方向的最大水平位移为13cm，下游侧坝体最大水平方向位移为11cm，蓄水期上游侧坝体向上游方向的最大水平位移为5cm，下游侧坝体向下游方法的最大水平位移为16cm，竣工期和蓄水期水平位移的最大值也发生在靠近坝基的爆破堆石体部位。根据统计结果[55]，面板堆石坝竣工期沉降一般不超过坝高的1%，对于覆盖层上的面板堆石坝坝体最大沉降不超过坝高和覆盖层厚度的0.8%，在覆盖层作用下面板堆石坝最大沉降位置相对于基岩上的大坝一般会下移0.2倍坝高高度左右。根据该工程的计算结果可知，计算所得沉降值在一般面板堆石坝沉降范围之内，但总体相对于一般的面板堆石坝沉降较大，达到一般面板堆石坝沉降范围的上限值，此外最大沉降位置相对于一般覆盖层上面板堆石坝也下移较多
【参考文献】：
期刊论文
[1]面板堆石坝性状的初步统计分析[J]. 温立峰,柴军瑞,许增光,覃源,李炎隆. 岩土工程学报. 2017(07)
[2]紫坪铺面板堆石坝三维有限元弹塑性分析[J]. 孔宪京,邹德高,徐斌,周扬,刘京茂. 水力发电学报. 2013(02)
[3]基于广义塑性模型的高面板堆石坝静、动力分析[J]. 邹德高,徐斌,孔宪京,刘京茂,周扬. 水力发电学报. 2011(06)
[4]混凝土面板堆石坝应力变形长期性状有限元模拟[J]. 刘萌成,高玉峰,刘汉龙. 岩土力学. 2010(S1)
[5]高混凝土面板堆石坝流变机理及长期变形预测[J]. 周伟,胡颖,杨启贵,熊泽斌. 水利学报. 2007(S1)
[6]高混凝土面板堆石坝流变的三维有限元数值模拟[J]. 周伟,常晓林. 岩土力学. 2006(08)
[7]中国水利水电科学研究院的面板堆石坝数值分析研究的回顾与展望[J]. 徐泽平. 水利水电技术. 2005(02)
[8]龙首二级面板堆石坝三维真非线性地震反应分析和评价[J]. 赵剑明,常亚屏,陈宁. 岩土力学. 2004(S2)
[9]流变变形对高面板堆石坝面板脱空的影响分析[J]. 张丙印,师瑞锋. 岩土力学. 2004(08)
[10]高面板坝三维真非线性地震反应分析方法及模型试验验证[J]. 赵剑明,汪闻韶,常亚屏,陈宁. 水利学报. 2003(09)
硕士论文
[1]高面板堆石坝地震三维动力反应分析[D]. 邓海峰.三峡大学 2010
本文编号：3415529
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
某水库工程地理位置图
西安理工大学工程硕士学位论文14除险加固设计包含大坝防渗加固、坝顶工程、大坝安全监测、输水洞加固、洪水调度系统、管理设施改造和上坝公路修复等七项工程，其中大坝防渗主要采用铺设复合土工膜的方式进行加固。该除险加固工程于2000年1月10日开工，2004年8月完工，2004年11月通过竣工验收，水库至今仍继续向灌区和西安市供水。该水库工程实物照片如图2-2所示。图3-2某水库工程实景图Fig.3-2Pictureoftheproject石砭峪河发源于秦岭北麓的终南山，坝址以上控制流域面积132km2，形状呈扇形，地表系石质山区，流域系数约为2.1。河谷在接近出山处呈“U”形，两岸山高坡陡，坡角在40°以上。坝址以上至关帝庙以南4公里范围内，山荒岭秃，植被较差；从关帝庙至青岔的8公里范围内，山坡上有低矮的灌木丛，植被较好；青岔至罗汉坪以上，山坡被茂密的乔灌木覆盖，植被良好。石砭峪河长度约35km，坝址以上干流长30km，河床平均比降为3%～6%，主要支流有大飘沟、小飘沟、龙窝子沟、大板岔沟等河流，长度一般为6～7km。石砭峪河在出山后汇入滈河，在香积寺处和决河相汇，后向西流至户县秦渡镇入沣河，为滈河的二级支流，沣河的三级支流。石砭峪站多年平均降雨量872.6mm，年最大降雨量1139.1mm。水库流域内多年平均降雨量898mm，多年平均径流量0.97亿m3，多年平均蒸发量948.5mm，实测最大洪峰流量为359m3/s（2002年6月9日），最枯流量0.1m3/s，调查最大历史洪峰流量为650m3/s（1908年）坝区位于秦岭东西向构造带北缘，其地质构造受NEE向压性结构控制，以迭瓦序逆断层为主，伴有SN向压扭结构面。区域地下水类型为基岩裂隙水，岩体裂隙发育，部分已贯通。裂隙大部无充填物，为基岩裂隙水提供了储水空间，水库枯水期蓄水位在696m以下时地下水受大?
西安理工大学工程硕士学位论文18(b)沥青防渗斜墙模型图3-6有限元计算模型Fig.3-6Finiteelementcalculationmodel3.3坝体应力变形结果根据大坝整体沉降、水平位移和轴向位移分布可以看出，坝体的整体变形趋势为：竣工期和蓄水期整个坝体产生较大的沉降变形，受覆盖层地基压缩变形和定向爆破堆石料较大变形的影响，最大沉降主要发生在靠近坝基的部位；水平位移方面，竣工期上游侧坝体和地基向上游变形，而下游侧坝体和地基向下游变形，蓄水期在水压力的作用下整个坝体整体呈现向下游变形的趋势，较大变形值也发生在靠近坝基的部位；此外，坝体两侧呈现向中间变形的轴线变形分布规律，其中左岸较陡，变形相对较小，右岸较缓，轴向变形明显较大。大坝最大剖面竣工期和蓄水期沉降分布云图如图3-7所示。坝体竣工期和蓄水期的最大累计沉降量分别为0.60m和0.68m，分别为坝高的0.71%和0.80%，最大沉降的位置均发生在靠近坝基的爆破堆石体部位。此外计算所得，竣工期上游侧坝体向上游方向的最大水平位移为13cm，下游侧坝体最大水平方向位移为11cm，蓄水期上游侧坝体向上游方向的最大水平位移为5cm，下游侧坝体向下游方法的最大水平位移为16cm，竣工期和蓄水期水平位移的最大值也发生在靠近坝基的爆破堆石体部位。根据统计结果[55]，面板堆石坝竣工期沉降一般不超过坝高的1%，对于覆盖层上的面板堆石坝坝体最大沉降不超过坝高和覆盖层厚度的0.8%，在覆盖层作用下面板堆石坝最大沉降位置相对于基岩上的大坝一般会下移0.2倍坝高高度左右。根据该工程的计算结果可知，计算所得沉降值在一般面板堆石坝沉降范围之内，但总体相对于一般的面板堆石坝沉降较大，达到一般面板堆石坝沉降范围的上限值，此外最大沉降位置相对于一般覆盖层上面板堆石坝也下移较多
【参考文献】：
期刊论文
[1]面板堆石坝性状的初步统计分析[J]. 温立峰,柴军瑞,许增光,覃源,李炎隆. 岩土工程学报. 2017(07)
[2]紫坪铺面板堆石坝三维有限元弹塑性分析[J]. 孔宪京,邹德高,徐斌,周扬,刘京茂. 水力发电学报. 2013(02)
[3]基于广义塑性模型的高面板堆石坝静、动力分析[J]. 邹德高,徐斌,孔宪京,刘京茂,周扬. 水力发电学报. 2011(06)
[4]混凝土面板堆石坝应力变形长期性状有限元模拟[J]. 刘萌成,高玉峰,刘汉龙. 岩土力学. 2010(S1)
[5]高混凝土面板堆石坝流变机理及长期变形预测[J]. 周伟,胡颖,杨启贵,熊泽斌. 水利学报. 2007(S1)
[6]高混凝土面板堆石坝流变的三维有限元数值模拟[J]. 周伟,常晓林. 岩土力学. 2006(08)
[7]中国水利水电科学研究院的面板堆石坝数值分析研究的回顾与展望[J]. 徐泽平. 水利水电技术. 2005(02)
[8]龙首二级面板堆石坝三维真非线性地震反应分析和评价[J]. 赵剑明,常亚屏,陈宁. 岩土力学. 2004(S2)
[9]流变变形对高面板堆石坝面板脱空的影响分析[J]. 张丙印,师瑞锋. 岩土力学. 2004(08)
[10]高面板坝三维真非线性地震反应分析方法及模型试验验证[J]. 赵剑明,汪闻韶,常亚屏,陈宁. 水利学报. 2003(09)
硕士论文
[1]高面板堆石坝地震三维动力反应分析[D]. 邓海峰.三峡大学 2010
本文编号：3415529
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/3415529.html
