沙坡頭壩基軟巖的力學(xué)特性分析與蠕變過程數(shù)值模擬.pdf

1、黃河沙坡頭水利樞紐工程的壩基巖體主要為泥巖、頁巖等軟巖，具有遇水軟化、膨脹，力學(xué)強(qiáng)度低，流變性顯著等特點(diǎn)。壩址區(qū)巖體裂隙發(fā)育，完整性差，具有不良工程地質(zhì)條件，很容易造成壩基的不均勻沉降和抗滑失穩(wěn)，這些都對(duì)工程建設(shè)和大壩工后的長(zhǎng)期穩(wěn)定性帶來很大的問題，因此開展壩基軟巖的力學(xué)特性與蠕變分析研究是十分必要的。 首先，本文對(duì)沙坡頭壩基軟巖的物理力學(xué)特性進(jìn)行了詳細(xì)的分析。然后，在綜合研究流變力學(xué)特性和流變本構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，提出了適合沙坡頭

2、工程的蠕變本構(gòu)方程，并且利用反分析方法確定了該方程中各個(gè)參數(shù)的取值。最后，本文借助大型商業(yè)軟件ANSYS 6.1建立了三維有限元數(shù)值模型，對(duì)壩基分別進(jìn)行了彈-塑性、流變特性以及抗滑穩(wěn)定性有限元分析。得到的主要結(jié)論如下： (1) 各種軟巖，甚至同一種巖性的軟巖，其工程性質(zhì)差別很大。因此，當(dāng)其做為壩基時(shí)，一定要先研究其分布特點(diǎn)和基本的物理力學(xué)性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行其它方面的工作。 (2) 采用與具體工程相適應(yīng)的流變模型才能較

3、真實(shí)準(zhǔn)確地反映該工程軟巖的性質(zhì)。而且，數(shù)值分析只能模擬蠕變變形的前兩個(gè)階段，迄今為止，人們對(duì)蠕變第三階段的分析較少。 (3) 本文計(jì)算所得的豎向應(yīng)力符合自重應(yīng)力場(chǎng)的分布規(guī)律，即在靠近地表面處的應(yīng)力較小，隨著深度的增加應(yīng)力逐漸增大，與 的規(guī)律大致相符；計(jì)算所得的回彈和沉降變形規(guī)律與壩基的實(shí)際變形規(guī)律一致，可用于工程設(shè)計(jì)； (4) 隨著蠕變變形的發(fā)展，壩基應(yīng)力不斷進(jìn)行重分布，而且在上下游壩基的上部存在垂向應(yīng)力隨時(shí)間逐漸減小的