论文题目: 面板堆石坝应力变形特性研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 岩土工程
作者: 徐泽平
导师: 汪闻韶,杜延龄
关键词: 面板堆石坝,应力变形,数值分析,影响因素,离心模型试验
文献来源: 中国水利水电科学研究院
发表年度: 2005
论文摘要: 混凝土面板堆石坝是目前坝工建设中最富竞争力和最具发展前景的坝型之一。从国内外面板堆石坝的研究上看，早期的面板堆石坝设计主要以经验并结合工程师的判断为主，系统性的科研工作不多。近些年来，随着面板堆石坝技术的发展，面板堆石坝的设计正逐渐从经验判断转向以理论分析和试验研究为指导的阶段。 对面板堆石坝而言，坝体的应力变形特性是关系到坝体安全和运行性状的一个重要问题。在我国的面板堆石坝工程实践中，虽然取得了一定的成绩，但也有一些失败的教训。沟后面板砂砾石坝的垮坝事件、株树桥面板堆石坝面板的塌陷以及天生桥面板堆石坝的大量结构性裂缝等问题都昭示着我们切不可对面板堆石坝的应力变形问题掉以轻心。最近一些年来，随着面板堆石坝坝高的不断增加、坝址地形条件的日趋复杂，工程中对面板堆石坝应力变形分析的理论和分析手段也提出了越来越高的要求。对于高面板堆石坝，如何正确预测坝体在各种工况条件下的变形趋势，并在此基础上优化坝体的设计、确保面板受力的均匀已成为面板堆石坝设计中的一个关键问题。以往的面板堆石坝应力变形分析研究虽取得了一定的成果，但有关面板堆石坝应力变形特性方面的系统研究成果尚不多见。针对这方面问题的全面、系统研究，不但具有重要的学术意义，同时也具有重大的工程实用价值。 本篇论文主要是针对混凝土面板堆石坝的应力变形特性进行系统的分析研究，并由此分析探讨混凝土面板堆石坝在各种情况下的应力变形规律及其相关影响因素。在论文的研究中，除采用数值分析的方法外，还采用了大型土工离心模型试验的研究方法，在此基础上，对采用数值模型和物理模型相结合的方法解决混凝土面板堆石坝应力变形分析的思路进行了研究和探讨。 论文所取得的实质性进展和主要创新点包括： (1) 在系统总结堆石材料工程特性的基础上，对其相关影响因素和分析模型进行了归纳和总结，并从工程实用的角度，对分析模型的应用进行了评述，同时还在试验资料的基础上，对堆石材料模型计算参数的统计分析进行了初步的探索。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外研究现状综述
1.3 研究工作的内容和主要创新点
1.4 论文的研究思路和组织结构
第二章 面板堆石坝数值分析的本构模型
2.1 概述
2.2 堆石的工程力学特性
2.2.1 堆石材料的级配特征
2.2.2 堆石的压缩变形特性
2.2.3 堆石的强度
2.2.4 砂砾石材料的工程特性
2.3 堆石材料的本构模型
2.3.1 非线性弹性模型
2.3.2 弹塑性模型
2.4 堆石本构模型的应用评价
2.5 邓肯模型运用中的处理及其讨论
2.6 堆石材料模型计算参数的统计分析
2.7 本章小结
第三章 面板堆石坝材料分区的优化设计
3.1 概述
3.2 面板堆石坝的分区原则
3.3 坝体材料分区的优化方法
3.3.1 坝体边坡稳定分析
3.3.2 坝体应力变形分析
3.4 利用软岩筑面板坝的断面分区优化
3.4.1 坝体的变形特性
3.4.2 坝体应力分布的特点
3.4.3 面板的应力分布
3.4.4 软岩堆石料的利用原则
3.5 砂砾石面板坝的断面分区设计
3.6 本章小结
第四章 面板堆石坝接触面与接缝系统的计算模拟
4.1 概述
4.2 面板堆石坝接触面与接缝系统的工作特性
4.3 面板坝接触面与接缝系统的数值模拟
4.3.1 接触面的模拟
4.3.2 接缝的模拟
4.4 非连续介质界面单元法分析方法
4.4.1 界面单元法原理
4.4.2 界面单元法支配方程的推导
4.4.3 块体单元位移模式
4.4.4 界面的应力模式
4.4.5 界面单元计算步骤
4.4.6 分区界面元与有限元的混合模型
4.4.7 界面元件的非线性接触本构模型
4.5 界面元法在面板堆石坝计算分析中的应用
4.5.1 界面元法在面板堆石坝数值分析的应用方法
4.5.2 计算实例
4.6 本章小结
第五章 面板堆石坝的反馈分析与仿真模拟
5.1 概述
5.2 反演计算方法
5.3 通过现场试验进行参数反演
5.4 根据观测资料进行参数反演
5.5 面板堆石坝的反馈分析
5.6 面板堆石坝施工运行的仿真模拟
5.7 本章小结
第一部分总结
第六章 河谷形状对面板堆石坝应力变形的影响
6.1 概述
6.2 河谷的形状参数及分析模型
6.3 计算方案
6.4 岸坡坡度的影响
6.5 河谷宽度的影响
6.6 非对称河谷的影响
6.7 工程实例分析
6.7.1 洪家渡面板堆石坝
6.7.2 盘石头面板堆石坝
6.8 岸坡坡度与河谷宽度影响各计算工况的对比
6.9 本章小结
第七章 深厚覆盖层上面板堆石坝的应力、变形特性
7.1 概述
7.2 深覆盖层上面板堆石坝的断面形式
7.3 察汗乌苏面板砂砾石坝的工程概况
7.4 数值分析方法
7.5 计算方案
7.6 计算成果
7.6.1 平面计算结果
7.6.2 三维计算结果
7.7 坝体的应力变形及其与深覆盖层的相互作用
7.7.1 坝体的应力和变形
7.7.2 面板的位移和应力分布
7.7.3 覆盖层对上部坝体应力和变形的影响
7.8 坝体、覆盖层与面板、趾板和防渗墙的相互作用关系
7.9 连接板长度对防渗墙应力变形的影响
7.10 本章小结
第八章 堆石压实标准和结构分区对面板堆石坝应力变形的影响
8.1 概述
8.2 堆石体的结构分区设计和压实标准
8.3 压实标准对坝体应力变形的影响
8.4 次堆石区材料特性对面板应力变形的影响
8.5 特殊垫层区对周边缝位移的影响
8.6 冲碾压实技术在面板堆石坝中的应用
8.7 本章小结
第九章 坝体分期施工及蓄水过程对面板堆石坝应力变形的影响
9.1 概述
9.2 临时渡汛断面施工对坝体应力变形的影响
9.3 面板分期施工对面板应力的影响
9.4 施工期库水升降变化对面板坝应力、变形的影响
9.5 本章小结
第十章 面板开裂机理分析及其防治措施
10.1 概述
10.2 面板的结构性裂缝
10.2.1 面板的受力变形特点
10.2.2 面板结构性裂缝的机理分析
10.3 面板的温度及干缩裂缝
10.3.1 面板温度及干缩裂缝的产生机理及其影响因素
10.3.2 面板温度及干缩裂缝的分析方法
10.4 面板的抗裂措施
10.5 本章小结
第二部分总结
第十一章 离心模型试验综述
11.1 概述
11.2 国内外土工离心机发展现状
11.3 中国水科院的土工离心模拟试验机——LXJ-4-450
11.4 土工离心机在土石坝工程中的应用
11.5 本章小结
第十二章 土工离心模型试验基本原理及若干基本模拟方法
12.1 概述
12.2 离心模型试验基本原理
12.2.1 相似性原理
12.2.2 离心力场与离心模型试验的误差分析
12.3 离心模型试验中各物理量的相似关系
12.4 离心模型试验中堆石与混凝土结构的模拟
12.4.1 粗粒料的模拟
12.4.2 弯曲薄板的模拟
12.5 数值计算分析与离心模型试验的结合
12.6 本章小结
第十三章 深覆盖层上面板堆石坝的离心模型试验
13.1 概述
13.2 察汗乌苏面板坝的工程设计方案
13.3 离心模型试验方案的规划
13.3.1 试验目的
13.3.2 模型断面与模型律的确定
13.3.3 模型材料
13.3.4 量测系统的布置
13.4 离心模型试验过程
13.4.1 坝基覆盖层试验
13.4.2 坝体填筑施工期试验
13.4.3 水库蓄水期试验
13.5 试验成果与分析
13.5.1 坝体变形趋势
13.5.2 面板的应力
13.5.3 一期面板脱空趋势的观测
13.5.4 防渗墙的应力和变形
13.6 离心模型试验与数值计算的对比
13.6.1 坝体位移趋势的对比
13.6.2 防渗墙变形趋势的对比
13.6.3 面板应力的对比
13.6.4 面板与堆石间脱空位移的验证
13.7 本章小结
第三部分总结
第十四章 总结与展望
14.1 研究内容总结
14.2 主要研究结论
14.3 进一步研究的展望
参考文献
在读期间发表的论文
致谢
发布时间: 2007-03-20
参考文献
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- [6].汶川地震紫坪铺面板堆石坝震害分析及面板抗震对策研究[D]. 周扬.大连理工大学2012
- [7].基于实时监控的面板堆石坝施工工期—质量—成本综合优化研究[D]. 张念木.天津大学2014
- [8].超高面板堆石坝监测信息管理与安全评价理论方法研究[D]. 张宗亮.天津大学2008
- [9].混凝土面板堆石坝流变研究[D]. 方维凤.河海大学2003
- [10].土石坝地震动输入机制与变形规律研究[D]. 程嵩.清华大学2012
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