【摘要】：滲流問題不僅是影響土石壩的安全穩(wěn)定性的一個關(guān)鍵因素,且與其經(jīng)濟性息息相關(guān)。受壩址開發(fā)條件等因素的限制,在西北地區(qū)尤其是沙漠和半沙漠地區(qū)所修建的土石壩工程,滲流及穩(wěn)定問題成為制約這些工程設(shè)計與施工的關(guān)鍵問題之一。本文結(jié)合正在修建的水利樞紐工程,水庫大壩為均質(zhì)土壩,壩基存在強透水性砂層,因此對此工程進行滲流穩(wěn)定安全分析研究,對于保證水庫安全以及提高工程效益具有現(xiàn)實意義。對蓄水前后考慮干、濕態(tài)參數(shù)的影響進行分析;并針對滲流的防滲措施設(shè)計合理的方案,基于滲流與應力耦合分析的基本理論和方法,建立分析模型,圍繞不同的防滲方案(防滲墻深入壩肩、壩基的不同長度),對滲流量及滲透坡降等滲流要素進行分析;并結(jié)合強度折減法,懫用有限元軟件Abaqus對此工程進行壩體穩(wěn)定性分析,得出位移分布圖以及塑性貫通區(qū)位置分布圖。本文的主要工作和成果如下:(1)闡述了壩體填土在蓄水前后考慮干、濕態(tài)參數(shù)的影響在Abaqus中實現(xiàn)計算的思路,并且總結(jié)和探討計算中的土體單元拉裂、剪切破壞修正方法,聯(lián)系具體的工程計算案例,應用Duncan-Chang E-B本構(gòu)模型模擬計算土體的竣工后、蓄水后和考慮干、濕參數(shù)的蓄水過程,并對所得的應力場以及位移場計算結(jié)果進行了分析。(2)介紹了土體滲流場與應力場之間的耦合作用機理及其有限元格式;計算了考慮滲流場與應力場耦合作用下土石壩在不同工況下的滲流,得到孔隙水壓力、流速分布云圖,并且得到具體的滲流量和滲透坡降值,判斷防滲墻對滲流量的影響以確定合理設(shè)計方案。首先建立滲流場-應力場耦合模型,計算在不同的防滲方案下,考慮滲流-應力耦合作用后,并由此確定此土石壩的防滲墻深入壩肩長度為50m。(3)使用有限元程序Abaqus中特有的場變量設(shè)置以此來實現(xiàn)強度折減,在五種不同工況下確定最危險的塑性貫通區(qū)滑裂面以及最小安全系數(shù),并根據(jù)規(guī)范選定兩種工況下進行地震慣性力的影響計算,得到塑性貫通區(qū)滑裂面及最小安全系數(shù)。
[Abstract]:Seepage problem is not only a key factor affecting the safety and stability of earth-rock dams, but also closely related to its economy. Restricted by the conditions of dam site development, seepage flow and stability have become one of the key problems in the design and construction of earth-rock dams built in northwest China, especially in desert and semi-desert areas. In this paper, the reservoir dam is a homogeneous earth dam, and there is a strong permeable sand layer in the dam foundation, so the seepage stability and safety analysis of this project is carried out. It is of practical significance for ensuring reservoir safety and improving engineering benefit. The effects of dry and wet state parameters before and after storage were analyzed. Based on the basic theory and method of seepage and stress coupling analysis, the analysis model is established, which revolves around different seepage prevention schemes (seepage wall is deep in dam abutment, dam foundation is different in length). The seepage factors such as seepage volume and seepage slope are analyzed. Combined with the strength reduction method, the stability of the dam body is analyzed by using the finite element software Abaqus, and the displacement distribution map and the position distribution map of the plastic through-through area are obtained. The main work and results of this paper are as follows: (1) the idea of calculating the effect of dry and wet parameters before and after the dam filling is expounded in Abaqus, and the methods of soil element tensile fracture and shear failure correction in calculation are summarized and discussed. The Duncan-Chang E-B constitutive model is used to simulate and calculate the process of water storage after the completion of soil mass storage and considering the dry and wet parameters. The calculated results of stress field and displacement field are analyzed. (2) the coupling mechanism between seepage field and stress field and its finite element scheme are introduced. Considering the coupling of seepage field and stress field, the seepage of earth-rock dam under different working conditions is calculated, and the pore water pressure and velocity distribution cloud diagram are obtained, and the specific seepage flow and seepage gradient are obtained. Determine the influence of the cutoff wall on the seepage flow to determine the reasonable design scheme. Firstly, the coupling model of seepage field and stress field is established, and the seepage stress coupling is considered under different seepage control schemes. It is determined that the length of the impervious wall of the earth and rock dam is 50 m. (3) the specific field variables in the finite element program Abaqus are used to reduce the strength of the dam. The most dangerous slip surface and minimum safety factor of the plastic through zone are determined under five different working conditions, and the influence of seismic inertial force is calculated under two conditions according to the code, and the slip surface and the minimum safety factor of the plastic through area are obtained.
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TV223

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本文編號：2396320