碩士學位論文-粘土心墻土石壩水力劈裂的有限元數(shù)值仿真研究78p

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學科專業(yè)： 巖土工程
授予學位： 碩士
學位授予單位：西安理工大學
學位年度：2008
水力劈裂是土石壩工程中最為關注，也最有爭議的問題之一。水力劈裂會導致大壩防滲體的破壞從而造成災難性的后果。然而，水庫蓄水壓力能否在心墻的上游表面造成裂縫，進而形成集中滲水的通道并導致大壩的破壞，時至今日在工程和學術界仍有爭論。人們對水力劈裂發(fā)生的條件、頻率以及判別方法等問題尚存在有不同看法。盡管如此論證心墻是否有發(fā)生水力劈裂的可能性仍是當前各種心墻土石壩在設計當中需要解決的核心問題之一。因此，對水力劈裂問題進行深入研究，論證心墻水力劈裂的發(fā)生條件、發(fā)生機理，進而提出合理的水力劈裂判別標準和切實有效的預防措施，對土石壩的設計、施工和安全運行有著十分重要的意義。本文主要圍繞土質心墻土石壩水力劈裂的發(fā)生條件、發(fā)生機理和判別標準等進行理論分析和數(shù)值模擬。
首先在對水力劈裂發(fā)生的條件和機理做詳細闡述的基礎上，總結現(xiàn)有的研究水力劈裂的數(shù)值方法即有效應力法和總應力法，通過計算結果的對比，分析兩種方法的優(yōu)缺點，得出有效應力法的局限性以及總應力法的相對可行性；并利用總應力法對影響水力劈裂發(fā)生的各影響因素如心墻和壩殼料的彈性模量、泊松比、心墻的壩坡、密度等進行敏感性分析，從而得出對水力劈裂發(fā)生影響較大因素是壩殼與心墻的彈模比和心墻的泊松比，次之的是壩殼的密度和心墻上游的傾角；
其次，對水力劈裂發(fā)生影響較大的參數(shù)即壩殼與心墻的彈模比和心墻的泊松比做進一步分析。通過對兩座不同高度，不同傾角大壩的分析和對比，得出控制水力劈裂發(fā)生的壩殼與心墻的彈模比和心墻的泊松比的關系曲線，從而為設計提供依據；
最后，對某粘土心墻水電站做三維有限元數(shù)值計算，從壩體中沿順河向取出三個具有代表性的截面，用總應力法對三個截面分別進行判斷，得出該水電站不會發(fā)生水力劈裂，這與根據壩殼與心墻的彈模比和心墻的泊松比的關系曲線而判斷不會發(fā)生水力劈裂的結果相符，進而論證了給定的壩殼與心墻的彈模比和心墻的泊松比的關系曲線的正確性。