沥青混凝土心墙堆石坝及坝基深覆盖层应力变形分析研究
安宁水电站沥青混凝土心墙堆石坝,填筑在厚度高达90多米的深厚覆盖层基础上,地质结构条件复杂,因此研究坝体及覆盖层的应力变形尤为重要.坝体沥青混凝土心墙与坝基混凝土防渗墙的接头型式采用混凝土方形垫座,施工期和蓄水后沥青混凝土心墙及混凝土垫座、混凝土防渗墙的应力变形大小将会影响到大坝的安全和正常运行.因此,针对坝基深厚覆盖层应力应变问题,采用有限元应力变形计算分析方法,研究坝体、坝基覆盖层和沥青混凝土心墙、混凝土垫座、混凝土防渗墙在竣工期、蓄水期的应力和变形规律,混凝土防渗墙的材料性能要求,为坝体材料分区、沥青混凝土心墙及混凝土防渗墙的结构设计和材料的选择、坝基处理设计方案提供依据和重要参考.
在给定计算参数的前提下,通过有限元应力变形计算分析,得到以下主要成果:
竣工期,坝体发生最大沉降量41.8cm,向上游水平位移最大值7.8cm,向下游水平位移最大值11.7cm;初次蓄水至正常蓄水位后,坝体的最大沉降为54.3cm,与竣工时相比沉降增大12.5cm;与竣工期相比,蓄水后坝体的水平位移变化较为明显,坝体向下游水平位移达到了19.9cm.
竣工期的坝体应力水平总体不大,相比之下,心墙底部与混凝土垫座连接部位的应力水平较大,达到0.80左右.另外,在竣工期,上游围堰顶部及围堰上游坡面局部单元的应力水平接近1.0.蓄水至正常蓄水位后,上游坝壳及上游围堰的小主应力减小,上游坝壳及上游围堰的应力水平显著增加;但心墙及下游坝壳的应力水平有所减小.
沥青混凝土心墙内没有出现拉应力,说明出现拉裂缝的可能性较小;心墙内应力水平在蓄水后最大值为0.43,小于1.0,说明出现剪切破坏的可能性也比较小.沥青混凝土心墙竖直向应变为压缩,最大应变为5.07%;水平向应变出现了膨胀,最大值为-2.37%.
混凝土垫座的压应力最大值为4.95MPa;小主应力出现了拉应力,最小值为-1.25MPa.需要说明的是,有限元计算中,垫座与混凝土防渗墙视为刚性连接;而实际上垫座与防渗墙为柔性连接,可以改善垫座表面出现的拉应力.
混凝土防渗墙的大主应力为压应力,最大值为13.03MPa,位于防渗墙的底部;蓄水后,防渗墙受弯曲作用,在底部与基岩连接的上游面位置附近,小主应力出现了拉应力,最小值为-0.81MPa.
- 作者：
- 潘永胆
- 学位授予单位：
- 华北水利水电学院
- 专业名称：
- 水工结构工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2012年
- 导师姓名：
- 彭成山
- 关键词：
- 沥青混凝土心墙堆石坝；坝基深覆盖层；应力变形分析；运行管理
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