【摘要】：拱坝蓄水初期的应力状态和变形机制关系到高拱坝的工作性态及长期安全运营。研究拱坝应力重分布从而诱发拱坝失稳的机理及其渐进破坏过程的演化,能为拱坝安全运营提供参考依据。因此,本文以大岗山枢纽区内的高拱坝为研究对象,在ANSYS有限元软件中建立了大岗山高拱坝全尺寸三维数值模型,将加载不同工况条件荷载下的模型导入到RFPA~(3D)软件计算。RFPA~(3D)软件以Weibull随机分布函数描述材料细观非均匀性的特性为计算基础,对大岗山高拱坝模型进行三维弹性损伤演化,进而研究拱坝在蓄水期内不同蓄水高程条件下坝体的应力状态和变形。从应力状态及变形角度,探究蓄水期内不同库水位条件对拱坝坝体的影响,并结合现场微震监测结果进行了对比分析。结果表明:坝体高应力区域的分布区域变化计算结果与现场微震监测结果拟合度较好,为类似工程提供参考。本论文围绕拱坝模型的数值计算,从以下几个方面开展研究:1、大岗山高拱坝在各蓄水工况条件下的应力状态和变形研究。分别计算了空库、蓄水初期等不同蓄水条件下的拱坝应力状态,结果表明:(1)依据RFPA~(3D)软件的数值计算结果确定了大岗山高拱坝在蓄水初期不同库水位高程时的高应力区及变形相对较大的区域。(2)数值模拟结果的高应力区形状和集中位置与大岗山高拱坝现场微震监测的微震事件空间分布情况大体一致。微震事件横河向上的空间分布为坝踵、坝趾区域呈现“团簇”分布。随着蓄水位增加,拱坝底部区域应力分布不均匀,出现微破裂的现象。(3)在高拱坝从浇筑到正常蓄水运行的整个周期中,大岗山高拱坝坝体在蓄水初期过程中的变形符合设计规律,对称性较好,且大坝变形与蓄水位呈正相关性。随着库水位的抬升顺河向变形持续增加,坝体在顺河向和横河向的变形最大值未超出合理范围。2、拱坝微震监测系统传感器网络的评估优化。基于RFPA~(3D)软件数值模拟的计算结果可识别和圈定坝体潜在危险区,以此辅助确定传感器网络布设的候选点和震源位置,从而对现有的大岗山微震监测传感器网络进行评估优化。研究内容总结如下:(1)提出了基于RFPA~(3D)数值模拟的微震传感器网络优化评估理论。(2)基于RFPA~(3D)软件模拟演化了大岗山拱坝在多倍水荷载条件下的破坏渐进过程,并依据微破裂分布确定坝体内各单元的监测权重系数。(3)通过新编制RFPA~(3D)软件数值模拟计算了各传感器网络的震源位置标准误差云图,并对传感器网络方案进行优化评估。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV642.4
【参考文献】
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