常峪口水库拱坝应力分析及加固方案研究

论文摘要

拱坝是一种重要的坝型,以结构合理和体型优美而著称。然而,拱坝也有其不足之处,它对坝区工程地质条件较为挑剔,施工难度相对较高,不仅如此,坝身开裂现象也是一直困扰着工程界的问题。在我国七、八十年代,修建了数座具有中国特色的砌石拱坝,但由于当时的设计和施工水平有限,这些拱坝运行至今,均存在不同的病险情况,其中位于张家口境内的常峪口水库浆砌石拱坝坝身便存在开裂、渗漏等现象,因而不能充分发挥其效益。为了避免病险水库溃坝,防止由此而给人民生命和财产带来损失和灾害,为了使水库充分发挥其工程效益,对病险拱坝的除险加固研究是十分迫切而必要的。论文以常峪口水库砌石拱坝为分析对象,采用结构力学法,开展了针对拱坝病害成因及加固措施等方面的系统研究,在前人研究的基础上,主要进行了以下工作:(1)针对砌石拱坝结构的特点,总结分析了拱坝各种应力应变计算方法的基本理论及应用,并根据实际情况选择结构力学法进行坝体的稳定性研究。(2)采用反力参数法程序对常峪口水库拱坝进行了应力应变及两岸坝肩的稳定性分析,计算结果表明大坝坝体应力应变总体上满足规范要求,但是右岸坝肩稳定性不足。(3)结合反力参数法程序计算结果,分析研究了不同工况下的坝体应力的分布规律,进而总结出不同荷载对坝体的影响。(4)根据常峪口水库拱坝坝体应力及稳定复核结果,针对安全检查中发现的各种坝体病害,结合以往工程案例,分析了拱坝裂缝、渗漏等问题的成因,继而在借鉴前人经验的基础上提出了水库拱坝的加固方案,即采取在上游坝面进行防渗和抗裂并举、对右岸坝肩进行防渗和抗滑加固以及在下游坝面贴苯板保温层等措施。最后论文提出了该课题的研究发展方向,包括:各种拱坝坝型的除险加固、正确全面地模拟分析拱坝病害成因、坝体裂缝的追踪等。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 拱坝概述
• 1.1.1 拱坝的特点
• 1.1.2 拱坝的发展情况
• 1.1.3 拱坝失事及加固的必要性
• 1.1.4 拱坝失事及病害研究
• 1.2 论文内容概述
• 1.2.1 课题来源
• 1.2.2 研究方法及研究路线
• 第2章 拱坝计算理论
• 2.1 拱坝坝体应力计算理论
• 2.1.1 结构力学方法
• 2.1.2 有限元法
• 2.1.3 模型试验
• 2.1.4 应力计算方法选择
• 2.2 拱坝稳定计算理论
• 2.2.1 刚体极限平衡法
• 2.2.2 有限元法
• 2.2.3 地质力学模型试验法
• 2.2.4 稳定分析方法的选择
• 2.3 本章小结
• 第3章 常峪口水库拱坝概况
• 3.1 基本情况
• 3.2 工程地质
• 3.2.1 地形地貌
• 3.2.2 地层岩性
• 3.2.3 地质构造
• 3.3 岩石物理力学性质指标
• 3.4 水文地质
• 3.5 坝体病险情况
• 3.5.1 安全检查的内容及部位
• 3.5.2 水库在安全检查中发现的问题
• 3.6 本章小结
• 第4章 常峪口水库拱坝应力分析
• 4.1 应力计算程序简介
• 4.1.1 反力参数法概述
• 4.1.2 程序理论依据
• 4.1.3 《反力法F》程序特性
• 4.2 拱坝基本数据及设计指标
• 4.2.1 拱坝基本数据
• 4.2.2 拱坝设计指标
• 4.3 设计工况的选择
• 4.4 拱坝荷载计算
• 4.4.1 拱坝拱、梁布置
• 4.4.2 拱坝荷载计算公式
• 4.4.3 拱坝荷载计算结果汇总
• 4.5 拱坝应力计算结果
• 4.5.1 拱坝各种工况主应力
• 4.5.2 拱坝各种工况应力评述
• 4.6 本章小结
• 第5章 常峪口水库拱坝稳定分析
• 5.1 坝肩稳定分析原理概述
• 5.1.1 基本概念
• 5.1.2 作用荷载
• 5.1.3 计算假定
• 5.2 坝肩稳定分析
• 5.3 常峪口水库拱坝稳定计算
• 5.3.1 评价依据
• 5.3.2 拱座基岩的抗剪强度指标
• 5.3.3 坝肩稳定计算工况的选择
• 5.3.4 拱坝右岸坝肩稳定计算
• 5.3.5 左岸拱座稳定计算成果
• 5.3.6 拱座稳定评述
• 5.4 本章小结
• 第6章 常峪口水库拱坝病害分析及加固措施
• 6.1 水库拱坝病害成因分析
• 6.1.1 一般的裂缝成因及主要表现形式
• 6.1.2 常峪口拱坝的病害成因分析
• 6.2 坝体开裂整治方案研究
• 6.2.1 砌石拱坝裂缝的处理方法
• 6.2.2 常峪口水库拱坝裂缝的处理方案研究
• 6.3 拱坝其它病害处理措施
• 6.4 关于工程设计施工中给出的几点建议
• 6.5 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.1.1 论文成果
• 7.1.2 论文不足之处
• 7.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果