填筑分區(qū)分期和碾壓密實度對高面板堆石壩變形特性影響研究.pdf

1、我國西部大江大河如雅礱江、怒江、大渡河上有許多適宜建300m級高壩的壩址,由于面板堆石壩具有施工速度快、經(jīng)濟、環(huán)保等優(yōu)勢,通常作為與心墻堆石壩和混凝土拱壩的比選壩型。任何兩種壩型之間的比選通常需要考慮安全、經(jīng)濟、施工難易程度等因素,面板堆石壩的工程投資小,施工工藝簡單、速度快,是其他壩型無法比擬的,但已建高面板堆石壩大都由于壩體變形過大使面板出現(xiàn)了裂縫,有的甚至出現(xiàn)大量滲漏,都是由于變形控制問題難以解決而影響高面板堆石壩的安全性。當面板

2、堆石壩的壩高達到300m級以后,壩體和面板在高應(yīng)力、高水頭作用下,應(yīng)力、變形趨勢明顯增大,變形控制問題更為突出。
　　目前,我國壩工屆專家正在開展300m級超高面板堆石壩適應(yīng)性及對策研究,普遍認為采取相應(yīng)控制壩體變形的措施,在我國建300m級超高面板堆石壩是可行的,但大都是通過工程經(jīng)驗定性得出的結(jié)論。因此,采用數(shù)值計算方法研究高面板堆石壩特別是300m級超高面板堆石壩在不同工況下的變形特性具有重要意義。
　　影響高面板堆石壩

3、應(yīng)力變形特性的因素很多,從規(guī)劃階段河谷形態(tài),設(shè)計階段的壩高、填筑分區(qū)分期、碾壓密實度,施工階段的施工程序到運行階段的分期蓄水,都和面板堆石壩的應(yīng)力變形特性密不可分。但當壩高達到300m級以后,綜合考慮各種影響因素,壩高、填筑分區(qū)分期和碾壓密實度對高面板堆石壩應(yīng)力變形特性的影響最為敏感。雖然國內(nèi)外通過研究壩高、填筑分區(qū)分期和碾壓密實度來控制面板堆石壩的變形已有一定的成果,但都是相對于200m級高面板堆石壩得出的結(jié)論,以往的成果能否應(yīng)用于3

4、00m級超高面板堆石壩,必須通過理論計算分析。因此,開展壩高、填筑分區(qū)分期和碾壓密實度對高面板堆石壩變形特性的影響研究具有重要意義。
　　本文對高面板堆石壩堆石體自重分級加載過程、面板和墊層區(qū)之間的接觸行為進行了分析,并且基于 ANSYS采用了合理的單元和材料參數(shù)進行模擬。以 ANSYS為開發(fā)平臺,實現(xiàn)了鄧肯 E-B本構(gòu)模型的二次開發(fā),完成了相應(yīng)模塊的程序設(shè)計,并通過工程算例對開發(fā)程序進行合理性驗證。結(jié)果證明開發(fā)是成功的,可以將自

5、行開發(fā)的程序應(yīng)用于高面板堆石壩的變形分析,其主要內(nèi)容如下:
　　1)通過從200m級過渡到300m級不同高度面板堆石壩變形的計算分析,得出一系列面板壩變形隨壩高變化的規(guī)律。
　　2)根據(jù)填筑分區(qū)分期方案高面板堆石壩進行有限元計算結(jié)果,將不同主、次堆石分區(qū)方案及分期填筑對高面板堆石壩變形的影響進行了對比分析。
　　3)通過的不同高度高面板堆石壩進行有限元計算,研究碾壓密實度對高面板堆石壩應(yīng)力變形特性的影響;對比不同主、次