岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (12): 3475-3484.doi: 10.16285/j.rsm.2021.0626

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黏弹性方法用于面板堆石坝动力分析时必要的改进

魏匡民1, 2，陈生水1, 2，马洪玉3，李国英1, 2，米占宽1, 2   

  1. 1. 南京水利科学研究院 岩土工程研究所，江苏 南京 210024；2. 南京水利科学研究院 水利部水库大坝安全重点实验室，江苏 南京 210029； 3. 新疆水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000
  • 收稿日期:2021-04-24 修回日期:2021-07-22 出版日期:2021-12-13 发布日期:2021-12-14
  • 作者简介:魏匡民，男，1985年生，博士，高级工程师，主要从事土石坝工程方面的研究。
  • 基金资助:
    国家重点研发计划重点专项（No.2018YFC1508503）；中央级公益性科研院所基本科研业务费（No.Y320004，No.Y320005）；国家自然科学基金（No.U1765203）。

A necessary improvement of the viscoelastic method for calculating the dynamic behaviors of the concrete faced rockfill dams

WEI Kuang-min1, 2, CHEN Sheng-shui1, 2, MA Hong-yu3, LI Guo-ying1, 2, MI Zhan-kuan1, 2   

  1. 1. Department of Geotechnical Engineering, Nanjing Hydraulic Research Institute, Nanjing, Jiangsu 210024, China; 2. Key Laboratory of Reservoir Dam Safety of the Ministry of Water Resources, Nanjing Hydraulic Research Institute, Nanjing, Jiangsu 210029, China; 3. Xinjiang Water Conservancy and Hydropower Survey Design Institute, Urumqi, Xinjiang 830000, China
  • Received:2021-04-24 Revised:2021-07-22 Online:2021-12-13 Published:2021-12-14
  • Supported by:
    This work was supported by the National Key R & D Plan(2018YFC1508503), the Basic Scientific Research Funds in National Nonprofit Institutes(Y320004, Y320005) and the National Natural Science Foundation of China(U1765203).

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摘要： 目前，黏弹性方法被广泛应用于面板堆石坝动力分析，基本形成了黏弹性模型计算坝体动力响应、永久变形模型计算坝体残余变形的模式，并分别从坝体动力响应和永久变形两个方面评价坝体地震安全性。现行方法用于面板堆石坝动力分析时存在一个明显的缺陷，即没有考虑地震过程中永久变形发展对混凝土面板动应力的影响，对于强震下产生明显永久变形的高面板坝可能导致严重的误差，所以，黏弹性方法用于面板坝动力计算时应进行必要的改进。建议采用“先分后合”的计算策略，首先按照现行方法分离计算坝体动位移和永久变形位移，然后将两者叠加作为地震过程中结构的实际位移，并基于此实际位移计算结构的应变、应力。以新疆玉龙喀什面板堆石坝为例，计算说明了对当前动力计算方法进行改进的必要性。

关键词: 面板坝, 地震分析, 黏弹性方法, 有限元, 玉龙喀什

Abstract: At present, the viscoelastic method is widely used in the dynamic analysis of concrete faced rockfill dams (CFRDs), basically forming a method framework: the viscoelastic model for calculating the dynamic response and the permanent deformation model for calculating the permanent deformation. Then the dam safety is evaluated through both the dam dynamic response and the permanent deformation. However, when the current method is used in the dynamic analysis of the CFRDs, there is an obvious defect, i.e., it cannot consider the influence of permanent deformation on the stress of the concrete slab during the strong earthquakes, which may cause serious errors when applying the method in CFRDs with obvious permanent deformation. Therefore, it is necessary to improve the current method. This paper suggests to adopt the strategy of “divide first and combine later”. Firstly, the dynamic displacement and permanent displacement of the dam are calculated separately, then the two are added as the actual displacement of the structure, and finally, the strain and stress of the structure are calculated based on this actual displacement. This paper took the Yulong Kashi CFRD as an example to illustrate the necessity of the improvement.

Key words: CFRD, earthquake analysis, viscoelastic method, finite element method, Yulong Kashi

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