齿墙结构对重力坝深层抗滑稳定安全性能的影响研究

发布时间：2017-08-27 07:11

  本文关键词：齿墙结构对重力坝深层抗滑稳定安全性能的影响研究

  更多相关文章： 重力坝 深层抗滑 齿墙 强度折减法 最大剪切强度允许相对位移失稳判据

【摘要】：重力坝是一种常见的水工建筑物,主要依靠自身重量来维持稳定。但是在通常情况下坝基中存在构造复杂的节理、裂隙、断层或者软弱夹层,而这些结构面在水压力的作用下很容易形成预先未知的滑动通道。一旦发生深层滑动,将对下游人民的生命和财产安全构成巨大威胁,造成难以估量的损失,况且有时地基中的地质构造缺陷在勘测时候判断不准确,容易形成更大的安全隐患。所以对重力坝深层抗滑稳定问题进行客观准确的分析评价并提出合理的加固措施是现代复杂地基上重力坝设计的一项普遍且重要的内容。目前在重力坝工程的设计当中,常常设置齿墙切断软弱夹层来提高坝体的深层抗滑稳定安全性能,但是究竟该如何正确对待齿墙所起的作用?在先前的设计当中,常把齿墙作为构造措施,其所起的作用只是当作安全储备来考虑。齿墙能起多大作用,尚且缺乏统一的认识和规律性研究文献。因此本文借助ANSYS操作平台,应用有限元强度折减法和最大剪切强度允许相对位移失稳判据定量地分析了齿墙宽度、齿墙坡度、齿墙设置位置对于重力坝深层抗滑稳定安全系数的影响。本文具体的研究内容如下:(1)对重力坝深层抗滑稳定分析方法以及设置齿墙来提高建筑物抗滑稳定安全性能的研究现状进行了详细梳理。在阅读了大量相关文献的基础上,结合自己的研究需要,确定采用有限元强度折减法并进行了分析。(2)总结了有限元强度折减法目前常用失稳判据,并分析了存在的不足,其中最重要的是容易受人为模糊判断影响,很难得到较为精确客观的解,最后容易得到一个较粗略的范围。(3)鉴于此,本文提出最大剪切强度允许相对位移失稳判据,以此来定量地反映齿墙参数对重力坝深层抗滑稳定安全系数的影响。限制软弱夹层上下点相对位移在允许范围之内,这个位移值以软弱夹层特征点处发生剪切破坏为准。(4)运用APDL(有限元参数化设计语言)来方便快捷地改变模型中齿墙的参数,并运用载荷步方式进行加载,求重力坝深层抗滑稳定安全系数随齿墙参数的变化规律。针对本文中的实例,主要成果如下:(1)整体上来说安全系数随着齿墙宽度增加而提高,在一定范围内齿墙宽度与安全系数近似呈线性关系,并建立了齿墙宽度与坝高的比值和安全系数的关系,这是一个无量纲量,使得该结论更具有普遍适用性。(2)整体上来说安全系数随着齿墙坡度增加而提高,在一定范围内齿墙坡度与安全系数近似呈线性关系,但是齿墙坡度对安全系数的影响比较小,不如齿墙宽度。(3)在同等条件下,在坝趾处设置齿墙相对坝踵处能起到更好的抗滑效果。
【关键词】：重力坝 深层抗滑 齿墙 强度折减法 最大剪切强度允许相对位移失稳判据
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV642.3
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 研究现状及存在的问题11-16
• 1.2.1 水荷载中扬压力的处理方式研究现状11
• 1.2.2 重力坝深层抗滑稳定分析方法研究现状11-14
• 1.2.3 设置齿墙提高建筑物抗滑稳定性能研究现状14-16
• 1.3 本文的主要研究内容16
• 1.4 研究技术路线16
• 1.5 关键技术问题16-18
• 第二章 重力坝深层抗滑稳定分析理论与方法18-29
• 2.1 重力坝失稳破坏的主要类型18-20
• 2.1.1 沿软弱结构面滑动剪切破坏18-19
• 2.1.2 尾岩抗力体挤压破坏19
• 2.1.3 尾岩抗力体隆起破坏19-20
• 2.2 重力坝深层抗滑稳定分析方法20-29
• 2.2.1 刚体极限平衡法20-23
• 2.2.2 有限单元法23-25
• 2.2.3 物理模型试验法25-26
• 2.2.4 分项系数法26-29
• 第三章 有限元强度折减法与最大剪切强度允许相对位移失稳判据29-34
• 3.1 有限元强度折减法失稳判据精准定量性不足29
• 3.2 岩土体的抗剪强度定律29-30
• 3.3 任意斜截面上的正应力30-31
• 3.4 岩土体的极限平衡条件31-32
• 3.5 最大剪切强度允许相对位移失稳判据32-34
• 第四章 有限元基本理论及ANSYS34-45
• 4.1 有限元法34-38
• 4.1.1 有限元发展与基本思想34-35
• 4.1.2 有限元法的基本分析过程35-37
• 4.1.3 材料非线性问题的有限元法37-38
• 4.2 ANSYS有限元程序38-41
• 4.2.1 ANSYS有限元程序介绍38-39
• 4.2.2 ANSYS分析类型39
• 4.2.3 ANSYS软件操作方式39-40
• 4.2.4 ANSYS程序分析过程40-41
• 4.3 PLANE42单元41-42
• 4.4 有限元分析中的材料模型42-43
• 4.5 Newton-Raphson选项43-45
• 第五章 实例计算45-60
• 5.1 工程概况45
• 5.2 模型建立45-47
• 5.3 材料属性47-49
• 5.4 模型加载49-50
• 5.4.1 荷载49-50
• 5.4.2 边界条件50
• 5.4.3 加载方式50
• 5.5 有限元强度折减法逻辑图50-51
• 5.6 计算结果51-60
• 5.6.1 齿墙宽度与软弱夹层上下相对位移关系51-55
• 5.6.2 齿墙坡度与软弱夹层上下相对位移关系55-57
• 5.6.3 齿墙位置与软弱夹层上下相对位移关系57-60
• 第六章 结果分析60-69
• 6.1 齿墙宽度对安全系数影响分析60-64
• 6.2 齿墙坡度对安全系数影响分析64-65
• 6.3 齿墙位置对安全系数影响分析65-69
• 第七章 总结及展望69-71
• 7.1 总结69-70
• 7.2 展望70-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-76
• 攻读硕士学位期间公开发表的学术论文76

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