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

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

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).

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

中图分类号: 

  • TU 45
[1] 朱文波, 戴国亮, 王博臣, 龚维明, 孙捷, 胡皓, . 吸力式沉箱底部土体循环特性 及其等效循环蠕变模型研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(2): 466-478.
[2] 孙锐, 阳军生, 李雨哲, 杨峰, 刘守花. 基于广义Hoek-Brown屈服准则的极限分析 下限有限元法[J]. 岩土力学, 2021, 42(6): 1733-1742.
[3] 朱晟, 张远, 加力别克·阿哈力别克, 喻建清, 何兆升, . 基于增量分析的堆石坝瞬变-流变参数联合反演[J]. 岩土力学, 2021, 42(5): 1453-1461.
[4] 刘嘉, 冯德銮, . 考虑土颗粒微细观运动的多尺度耦合 有限元分析方法[J]. 岩土力学, 2021, 42(4): 1186-1200.
[5] 胡静, 唐跃, 张家康, 邓涛. 高速列车荷载作用下饱和软土地基动力响应研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(11): 3169-3181.
[6] 张玲, 欧强, 赵明华, 丁选明, 刘健飞, . 移动荷载下土工加筋路堤动力响应特性数值分析[J]. 岩土力学, 2021, 42(10): 2865-2874.
[7] 戴轩, 郭旺, 程雪松, 霍海峰, 刘国光, . 盾构隧道平行侧穿诱发的建筑纵向沉降 实测与模拟分析[J]. 岩土力学, 2021, 42(1): 233-244.
[8] 刘泉声, 王栋, 朱元广, 杨战标, 伯音, . 支持向量回归算法在地应力场反演中的应用[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 319-328.
[9] 王翔南, 郝青硕, 喻葭临, 于玉贞, 吕禾. 基于扩展有限元法的大坝面板脱空三维模拟分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 329-336.
[10] 薛阳, 吴益平, 苗发盛, 李麟玮, 廖康, 张龙飞. 库水升降条件下考虑饱和渗透系数空间变异性的白水河滑坡渗流变形分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1709-1720.
[11] 杨峰, 何诗华, 吴遥杰, 计丽艳, 罗静静, 阳军生. 非均质黏土地层隧道开挖面稳定运动 单元上限有限元分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1412-1419.
[12] 江南, 黄林, 冯君, 张圣亮, 王铎, . 铁路悬索桥隧道式锚碇设计计算方法研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 999-1009.
[13] 孙锐, 杨峰, 阳军生, 赵乙丁, 郑响凑, 罗静静, 姚捷, . 基于二阶锥规划与高阶单元的 自适应上限有限元研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 687-694.
[14] 陈佳莹, 滕竞成, 尹振宇, . 黏土中桶式基础的宏单元模拟[J]. 岩土力学, 2020, 41(11): 3823-3830.
[15] 蒋万里, 朱国甫, 张杰, . 单桩承载力的一种直接动测法[J]. 岩土力学, 2020, 41(10): 3500-3508.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 姚仰平,侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 徐金明,羌培,张鹏飞. 粉质黏土图像的纹理特征分析[J]. , 2009, 30(10): 2903 -2907 .
[3] 向天兵,冯夏庭,陈炳瑞,江 权,张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[4] 石玉玲,门玉明,彭建兵,黄强兵,刘洪佳. 地裂缝对不同结构形式桥梁桥面的破坏试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2917 -2922 .
[5] 夏栋舟,何益斌,刘建华. 土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析[J]. , 2009, 30(10): 2923 -2928 .
[6] 徐速超,冯夏庭,陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[7] 张力霆,齐清兰,魏静,霍倩,周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[8] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[9] 易 俊,姜永东,鲜学福,罗 云,张 瑜. 声场促进煤层气渗流的应力-温度-渗流压力场的流固动态耦合模型[J]. , 2009, 30(10): 2945 -2949 .
[10] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .