粘土心墻土石壩水力劈裂的有限元數(shù)值仿真研究.pdf

1、水力劈裂是土石壩工程中最為關(guān)注,也最有爭(zhēng)議的問題之一。水力劈裂會(huì)導(dǎo)致大壩防滲體的破壞從而造成災(zāi)難性的后果。然而,水庫(kù)蓄水壓力能否在心墻的上游表面造成裂縫,進(jìn)而形成集中滲水的通道并導(dǎo)致大壩的破壞,時(shí)至今日在工程和學(xué)術(shù)界仍有爭(zhēng)論。人們對(duì)水力劈裂發(fā)生的條件、頻率以及判別方法等問題尚存在有不同看法。盡管如此,論證心墻是否有發(fā)生水力劈裂的可能性仍是當(dāng)前各種心墻土石壩在設(shè)計(jì)當(dāng)中需要解決的核心問題之一。因此,對(duì)水力劈裂問題進(jìn)行深入研究,論證心墻水力劈

2、裂的發(fā)生條件、發(fā)生機(jī)理,進(jìn)而提出合理的水力劈裂判別標(biāo)準(zhǔn)和切實(shí)有效的預(yù)防措施,對(duì)土石壩的設(shè)計(jì)、施工和安全運(yùn)行有著十分重要的意義。本文主要圍繞土質(zhì)心墻土石壩水力劈裂的發(fā)生條件、發(fā)生機(jī)理和判別標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行理論分析和數(shù)值模擬。 首先在對(duì)水力劈裂發(fā)生的條件和機(jī)理做詳細(xì)闡述的基礎(chǔ)上,總結(jié)現(xiàn)有的研究水力劈裂的數(shù)值方法即有效應(yīng)力法和總應(yīng)力法,通過計(jì)算結(jié)果的對(duì)比,分析兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn),得出有效應(yīng)力法的局限性以及總應(yīng)力法的相對(duì)可行性,并利用總應(yīng)力法對(duì)

3、影響水力劈裂發(fā)生的各影響因素如心墻和壩殼料的彈性模量、泊松比、心墻的壩坡、密度等進(jìn)行敏感性分析,從而得出對(duì)水力劈裂發(fā)生影響較大因素是壩殼與心墻的彈模比和心墻的泊松比,次之的是壩殼的密度和心墻上游的傾角； 其次,對(duì)水力劈裂發(fā)生影響較大的參數(shù)即壩殼與心墻的彈模比和心墻的泊松比做進(jìn)一步分析。通過對(duì)兩座不同高度,不同傾角大壩的分析和對(duì)比,得出控制水力劈裂發(fā)生的壩殼與心墻的彈模比和心墻的泊松比的關(guān)系曲線,從而為設(shè)計(jì)提供依據(jù)； 最后