基于滲流場與應力場耦合分析的土石壩繞壩滲流問題研究.pdf

1、土石壩的防滲問題是影響其安全性與經(jīng)濟性的一個關鍵因素。由于開發(fā)條件等因素的限制,許多工程尤其是在北方沙漠和半沙漠地區(qū)修建的土石壩樞紐,往往需要面對具有強透水性的深厚砂層壩肩等對大壩防滲極為不利的工程地質(zhì)條件,從而使得繞壩滲流問題成為制約這些工程設計與施工的關鍵問題之一。本文結合已建的存在繞壩滲流的水利樞紐工程,首先對可能導致繞滲的工程地質(zhì)條件、針對繞滲的防滲設計方案、監(jiān)測設施及運行期出現(xiàn)的繞滲情況等進行分析,在此基礎上總結繞壩滲流特性,

2、產(chǎn)生原因及處理措施。然后,基于滲流分析的基本理論和方法,歸納總結繞壩滲流問題的分析方法,分析各種方法的優(yōu)缺點。對實際工程中運用較多的有限元法的計算原理、計算步驟及關鍵問題進行重點研究,考慮滲流場與應力場的耦合作用對繞壩滲流的影響,進一步提出考慮兩場耦合的有限元法：雙場迭代求解法和基于固結理論的求解法,對本文使用的后者的計算原理進行詳細推導分析?；诖笮屯ㄓ蒙虡I(yè)軟件提供的用戶自定義材料子程序UMAT,在其材料庫中加入了鄧肯-張E-B本構模

3、型,建立考慮滲流場與應力場的耦合繞壩滲流分析模型,獲得了基于通用軟件進行考慮滲流場與應力場耦合的繞壩滲流三維有限元計算的有效途徑。最后,結合實際工程,圍繞不同的防滲方案(防滲墻深入壩肩的不同長度),運用傳統(tǒng)水力學法、不考慮兩場耦合的有限元法、考慮兩場耦合的有限元法,對繞壩滲流量、逸出高程及滲透坡降等滲流要素進行分析,并將三種方法的計算結果進行對比分析。結果表明,滲流場與應力場的耦合作用對繞壩滲流有一定影響,進行繞壩滲流分析時應予以考慮。