基于廣義塑性理論的高土石壩動(dòng)力分析.pdf

1、土石壩作為一種古老的壩型，因其取材方便，構(gòu)造簡(jiǎn)單，受力明確等特點(diǎn)一直以來都是水利工程的首選壩型。我國(guó)水資源豐富且主要分布在西南地區(qū)，然而這些地區(qū)是高強(qiáng)度地震常發(fā)區(qū)，對(duì)高土石壩的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)帶來不利。隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，電力需求越來越大，高土石壩建設(shè)是以后的發(fā)展趨勢(shì)，目前300m級(jí)的高土石壩已在設(shè)計(jì)規(guī)劃中。目前，對(duì)于強(qiáng)震區(qū)高土石壩的動(dòng)力反應(yīng)的研究還不夠成熟，但是高土石壩的加速度放大倍數(shù)、壩體沉降、永久位移等對(duì)研究高土石壩在強(qiáng)震區(qū)的變形與穩(wěn)定

2、性尤為重要。本文是基于此背景下，結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《基于廣義塑性理論的土工格柵加筋土石壩的動(dòng)力分析》(5140090546)，利用在FLAC3D軟件中新開發(fā)的廣義塑性模型，通過三軸試驗(yàn)的模擬算例與FLAC3D自帶的本構(gòu)模型對(duì)比，驗(yàn)證廣義塑性模型的正確性，建立了基于廣義塑性模型的高土石壩動(dòng)力分析方法，并對(duì)高土石壩在強(qiáng)震作用下的動(dòng)力反應(yīng)進(jìn)行多工況的分析和研究，具體工作如下:
　　(1)首先介紹FLAC3D的基本原理，在其預(yù)留的自

3、定義本構(gòu)模型板塊中，基于廣義塑性理論新開發(fā)的廣義塑性模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了三軸試驗(yàn)的模擬算例與FLAC3D自帶的本構(gòu)模型對(duì)比，驗(yàn)證廣義塑性模型的正確性。
　　(2)基于FLAC3D軟件中新開發(fā)的廣義塑性模型，建立基于廣義塑性模型的高土石壩動(dòng)力分析方法，針對(duì)建設(shè)期與蓄水期的壩體變形，本文以壩高250m的均質(zhì)土石壩，應(yīng)用該分析方法研究其在地震荷載作用下的變形。結(jié)果顯示:基于廣義塑性模型的高土石壩動(dòng)力分析方法能很好模擬壩體在地震作用下的變

4、形，建設(shè)期與蓄水期的壩體變形基本一致，上游水平位移由于水壓力的存在，位移偏向下游移動(dòng);豎向沉降由于水的托浮力的影響，位移向上移動(dòng);位移數(shù)值相對(duì)較大的發(fā)生在壩頂。
　　(3)為全面系統(tǒng)研究和分析對(duì)比高土石壩在強(qiáng)震作用下的動(dòng)力反應(yīng)，本文設(shè)計(jì)了不同的工況（不同壩高、不同壩坡、不同峰值加速度等）對(duì)高土石壩加速度放大倍數(shù)、壩體沉降、永久位移進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果顯示:壩高越高，壩坡越陡，峰值加速度越大，所得位移越大，且在壩體上部1/5范圍內(nèi)變形