›› 2009, Vol. 30 ›› Issue (4): 1175-1180.

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小湾拱坝坝基开挖卸荷松弛效应的有限元分析

周 华1,王国进1, 2,傅少君3,邹丽春2,陈胜宏1   

  1. 1. 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉 430072; 2. 国家电力公司昆明勘测设计研究院,昆明 650051;3. 武汉大学 土建学院,武汉 430072
  • 收稿日期:2008-04-24 出版日期:2009-04-10 发布日期:2011-01-30
  • 作者简介:周华,男,1982年生,博士,主要从事水工结构数值仿真方面的研究。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金资助项目(No. 50679066)资助。

Finite element analysis of foundation unloading and relaxation effects of Xiaowan Arch Dam

ZHOU Hua1,WANG Guo-jin 1,2,FU Shao-jun3,ZOU Li-chun2,CHEN Sheng-hong1   

  1. 1. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan 430072, China; 2. Kunming Institute of Hydropower Investigation-Design and Research, Kunming 650051, China; 3. School of Civil Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072, China
  • Received:2008-04-24 Online:2009-04-10 Published:2011-01-30

摘要:

针对小湾拱坝坝基开挖中出现的卸荷松弛问题,采用三维非线性有限元法对卸荷松弛效应进行了评价。通过松弛方案与未松弛方案计算,对小湾拱坝的应力和位移、屈服区分布以及坝基浅部关键截面的抗剪安全度、点安全度等方面进行了比较分析。研究结果表明,建基面地基松弛后,主要影响低高程局部区域的变形和应力,对拱坝整体变形和应力分布的影响很小;地基松弛后,拱冠梁建基面(953 m高程)坝踵处第一主应力有所增大,坝趾处第三主应力有所减小;拱冠处梁的作用减弱,拱冠梁处距坝踵20 m范围的点安全系数也略有降低;原设计方案在未松弛情况下基本可以满足《混凝土拱坝设计规范》关于建基面抗剪(断)安全系数的要求;坝基松弛后,抗剪(断)安全系数降低明显,与规范规定的要求相差较大,需采取适当的工程措施。该研究成果已为设计决策提供了依据。

关键词: 拱坝, 坝基, 卸荷松弛, 有限单元法

Abstract:

The effects of unloading and relaxation during the excavation of Xiaowan arch dam foundation are evaluated by 3-D nonlinear finite element method. Based on the analysis,the relaxed and un-relaxed cases are compared on the basis of stress, deformation, yield zone and the shear safety factor of critical section in shallow dam foundation. It is found that the relaxed foundation mainly affects the deformation and stress distribution in local section at low elevation, but has little effect on the whole dam. Compared with the un-relaxed case, the first principal stress in dam heel on dam foundation surface(EL.953.0 m) have increased to some extend after the foundation relaxation, while the third principal stress in dam toe decreased appreciably. It is also found that the contribution of cantilever beam has been weakened slightly and the shear safety factor of crown cantilever has a little decrease. The shear safety factor of dam foundation surface in the original design with un-relaxed foundation can basically satisfy the request of “Design Specification for Concrete Arch Dams”; but in the relaxed case it reduced obviously. Therefore proper measures should be taken in order for the improvement. This research has provided a reliable basis for the decision-making.

Key words: arch dam, dam foundation, unloading and relaxation, finite element method

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[1] 裴书锋,冯夏庭,张建聪,王鹏飞,江 权,周扬一,郝宪杰,刘俊峰,. 高边坡坝基柱状节理玄武岩开挖卸荷时效松弛特性[J]. , 2018, 39(10): 3743-3754.
[2] 倪卫达,单治钢,刘 晓,. 基于三维节理网络模拟的坝基岩体结构分类研究[J]. , 2018, 39(1): 287-296.
[3] 程 恒,傅志浩,张国新,杨 波,江晨芳,. 五嘎冲拱坝坝肩加固效果分析及整体安全度评价[J]. , 2017, 38(S1): 374-380.
[4] 罗 滔,E. T. Ooi,A. H. C Chan,傅少君,. 一种模拟堆石料颗粒破碎的离散元-比例边界有限元结合法[J]. , 2017, 38(5): 1463-1471.
[5] 张 锟,徐 青,王一凡,阿湖宝. 自适应差分进化算法在边坡滑面搜索中的应用[J]. , 2017, 38(5): 1503-1509.
[6] 宋子亨,刘耀儒,杨 强,徐建荣,何明杰,张伟狄,. 高拱坝基础不对称性及其加固效果研究[J]. , 2017, 38(2): 507-516.
[7] 冯 帆,邱信蛟,张国新,管俊峰,王 丹,. 基于施工期变形监测的特高拱坝力学参数反演研究[J]. , 2017, 38(1): 237-246.
[8] 林 聪,杨 强,王海波,李仁鸿,. 基于非线性有限元的孟底沟拱坝数值模拟研究[J]. , 2016, 37(9): 2624-2630.
[9] 金晓飞 ,梁书亭 ,朱筱俊 ,张玉良,. 软土地区深基坑连续墙最大变形简易计算方法[J]. , 2015, 36(S2): 583-587.
[10] 刘远锋 ,郑 刚,. 地基排水控制法的沉降和孔压数值分析[J]. , 2015, 36(S1): 592-596.
[11] 杨宝全 ,陈 媛 ,张 林 ,董建华 ,陈建叶 , . 基于地质力学模型试验的锦屏拱坝坝肩加固效果研究[J]. , 2015, 36(3): 819-826.
[12] 肖珍珍 ,王登银 ,陈建叶 ,杨宝全 ,张 林,. 碾压混凝土高拱坝坝肩稳定及坝体开裂静动力分析[J]. , 2015, 36(12): 3541-3547.
[13] 赵明华,张 锐,刘 猛. 下限分析有限单元法的非线性规划求解[J]. , 2015, 36(12): 3589-3597.
[14] 李美蓉 ,陈 媛 ,张 林 ,杨宝全 , . 复杂地质条件下多结构面对重力坝坝基稳定性的影响及处理[J]. , 2014, 35(S1): 328-333.
[15] 沈 辉 ,罗先启 ,郑安兴 ,毕金锋 ,翁永红,. 拱坝联合坝肩岩体三维计算模型构建[J]. , 2014, 35(5): 1455-1460.
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[1] 李英勇,张顶立,张宏博,宋修广. 边坡加固中预应力锚索失效机制与失效效应研究[J]. , 2010, 31(1): 144 -150 .
[2] 李 晶,缪林昌,钟建驰,冯兆祥. EPS颗粒混合轻质土反复荷载下变形和阻尼特性[J]. , 2010, 31(6): 1769 -1775 .
[3] 梁健伟,房营光,谷任国. 极细颗粒黏土渗流的微电场效应分析[J]. , 2010, 31(10): 3043 -3050 .
[4] 李秀珍,王成华,邓宏艳. DDA法和Fisher判别法在潜在滑坡判识中的应用比较[J]. , 2011, 32(1): 186 -192 .
[5] 吉武军. 黄土隧道工程问题调查分析[J]. , 2009, 30(S2): 387 -390 .
[6] 陈力华 ,林 志 ,李星平. 公路隧道中系统锚杆的功效研究[J]. , 2011, 32(6): 1843 -1848 .
[7] 陈立文,孙德安. 不同应力路径下水土耦合超固结黏土分叉分析[J]. , 2011, 32(10): 2922 -2928 .
[8] 郑 刚 张立明 刁 钰. 开挖条件下坑底工程桩工作性状及沉降计算分析[J]. , 2011, 32(10): 3089 -3096 .
[9] 王松鹤,齐吉琳. 高温冻土松弛特性试验研究[J]. , 2012, 33(6): 1660 -1666 .
[10] 王 宇 ,贾志刚 ,李 晓 ,汪 灿 ,余宏明 . 边坡模糊随机可靠性分析的模糊点估计法[J]. , 2012, 33(6): 1795 -1800 .