河谷坡度對高面板堆石壩應力變形特征的影響

甘 磊,沈振中,肖鈞升,張開來

(1.河海大學水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室,江蘇 南京 210098;2.河海大學水利水電學院,江蘇 南京 210098; 3上海核工程研究設計院,上海 200233)

河谷坡度對高面板堆石壩應力變形特征的影響

甘 磊1,2,沈振中1,2,肖鈞升3,張開來1,2

(1.河海大學水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室,江蘇 南京 210098;2.河海大學水利水電學院,江蘇 南京 210098; 3上海核工程研究設計院,上海 200233)

以瑪爾擋水電站面板壩工程為例,建立了不同河谷坡度方案下的面板壩三維有限元模型,研究不同河谷坡度下高面板堆石壩壩體的靜動位移和應力分布情況,分析了河谷坡度對壩體應力變形特征的影響,探討了地震工況下河谷坡度對壩體結構穩定性的影響。結果表明:河谷坡度為50°時堆石體內部將會出現較明顯的應力拱效應現象,河谷邊坡陡緩臨界值近似為50°;壩體沉降與坡度變化之間呈負相關關系;地震作用未對拱效應存在下的壩體產生顯著的不利影響。

高面板堆石壩;河谷坡度;拱效應;有限元;地震

混凝土面板堆石壩是以混凝土面板為防滲主體并通過堆石體受力的一種土石壩[1]。隨著壩工技術的發展[2-3],堆石體變形過大的問題得到解決,促使一大批100～300 m級的高堆石壩建設進入快速發展階段[4-5]。一般大壩正常的安全運行可以得到保障，然而我國高堆石壩建設主要位于西南強震區域,且建造于狹窄河谷地帶,其壩體結構安全和穩定性問題更為突出。因此,研究河谷坡度對高面板堆石壩壩體的應力和變形分布的影響,探討地震工況下河谷坡度對壩體結構穩定性的影響具有重要的工程研究意義。……