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地震作用下超孔隙水压力对土石坝稳定安全影响分析

作　者: 周碧辉
导　师: 武亮
学　校: 昆明理工大学
专　业: 水工结构工程
关键词: 堆石坝有限元渗流超孔隙水压力极限平衡法
分类号: TU43
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

粘土心墙土石坝是一种经济的坝型,由于该坝型具有施工简单、工序少、造价低、施工速度快,特别是能适应于较差地质条件的特点,被广泛应用于水利水电拦河坝建设中。本文采用平面应变有限单元法对土石坝进行抗震计算和应力稳定分析在水利工程中具有深远的意义。本文主要对某粘土心墙堆石坝在填筑期、蓄水运行期及遭遇地震几种工况下的应力应变及稳定进行模拟分析,模拟计算中用邓肯张E-B非线性本构模型模拟粘土心墙、坝壳、反滤层材料,坝体的施工过程和蓄水过程均用分级加荷的方法模拟,并分析比较两种情况下的安全稳定性。结果表明：在超孔隙水压力作用下,坝体竖向位移相对地震前有明显的降低。采用极限平衡法计算安全系数的比用有效应力法计算的稍大,说明采用有限元计算安全系数比极限平衡法计算安全系数要更保守,另外计算结果表明该堆石坝稳定可靠。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-15
  1.1 研究背景  8-10
  1.2 问题提出  10-11
  1.3 土石坝动力稳定分析现状  11-14
  1.4 本文的主要研究内容  14-15
第二章土体的静动力数值分析  15-27
  2.1 总控制方程  15-21
    2.1.1 土工分析基本方程  15-18
    2.1.2 总应力分析基本方程  18-19
    2.1.3 有效应力分析(静力固结分析)基本方程  19-20
    2.1.4 边界条件  20-21
  2.2 土体平面应变静力有限元法  21
  2.3 土体动力数值分析  21-27
    2.3.1 动力分析方法  21-22
    2.3.2 动力方程、边界条件及求解方法  22-25
    2.3.3 有效应力法  25-27
第三章土体本构理论  27-35
  3.1 静力计算模型  28-33
    3.1.1 邓肯张E-B模型  28-30
    3.1.2 单元破坏后的应力修正  30-32
    3.1.3 增量法及施工逐级加荷  32-33
  3.2 动力计算模型  33-35
第四章渗流计算及仿真  35-46
  4.1 达西定律  35
  4.2 渗流的基本方程  35-41
    4.2.1 渗流的运动方程  35-37
    4.2.2 渗流的连续方程  37-40
    4.2.3 渗流的基本微分方程  40-41
  4.3 有限单元法的渗流计算  41-43
    4.3.1 有限元分析渗流边界条件  42-43
    4.3.2 有限单元分析与计算公式  43
  4.4 饱和渗流算例  43-46
第五章土坡分析理论  46-55
  5.1 土坡稳定及莫尔-库伦强度理论  46-47
  5.2 边坡稳定分析方法  47-50
  5.3 碾压土石坝稳定分析标准  50-52
  5.4 算例  52-55
第六章工程实例分析  55-80
  6.1 工程概况  55-56
  6.2 二维有限元计算及结果分析  56-58
  6.3 工况一计算结果  58-61
  6.4 工况二计算结果分析  61-65
  6.5 工况三计算结果  65-73
    6.5.1 地震初始静力分析  65-66
    6.5.2 地震动力分析  66-73
  6.6 三种工况对比分析  73-78
    6.6.1 坝体位移分析  73-74
    6.6.2 应力分析  74-75
    6.6.3 坝轴线处顺河向位移、竖向位移、坝体变形分析  75-78
  6.7 稳定分析  78-80
第七章结论与展望  80-82
  7.1 结论  80-81
  7.2 展望  81-82
致谢  82-83
参考文献  83-88
附录A 硕士期间发表论文  88

地震作用下超孔隙水压力对土石坝稳定安全影响分析

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