地基條件對(duì)重力壩壩體應(yīng)力的影響

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1、地基條件對(duì)重力壩壩體應(yīng)力的影響趙代深鄭玉硯(天津大學(xué))地基條件,對(duì)重力壩壩體應(yīng)力有較大的影產(chǎn)狀進(jìn)行滲流計(jì)算將是非常困難的需要適當(dāng),。。,響對(duì)這一問題的分析研究至今還是不夠的簡(jiǎn)化當(dāng)節(jié)理裂隙比較發(fā)育時(shí)可近似按多孔,。,目前在重力壩設(shè)計(jì)中仍主要采用比較簡(jiǎn)單的性介質(zhì)計(jì)算根據(jù)節(jié)理裂隙發(fā)育情況可假定材。。料力學(xué)方法這種方法既不考慮地基的作巖體是均勻的或正交異性的,,,用也不考慮壩踵和壩趾的應(yīng)力集中結(jié)果算假定滲流符合達(dá)西定律則運(yùn)動(dòng)基本方程,3出的壩體應(yīng)力在1/壩高范圍內(nèi)與實(shí)際情況為。,,.有較大出入為此本文對(duì)巖基上

2、的重力壩9/一gH、.gH止七了.‘八,,一0采用平面有限元法計(jì)算分析了地基條件對(duì)壩體萬(wàn)萬(wàn)火萬(wàn)王夕十9刁g扮‘百歹)。應(yīng)力的影響所考慮的地基條件包括地基滲(1)、、。二、,流地基自重地基剛度和壩踵裂縫開展計(jì)式中KK分別為x方向和g方向的滲透系。。算計(jì)算實(shí)例,分析系結(jié)合一項(xiàng)生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行的數(shù)H為勢(shì)頭函數(shù)對(duì)于第一類(勢(shì)頭值已,。Z網(wǎng)格布置如圖1,壩高n米所示計(jì)算時(shí)壩知)和第二類(不透水邊界)邊界條件相應(yīng),。體作為平面應(yīng)力問題地基作為平面應(yīng)變問題的泛函為K,’,’+K‘xa,卜{{音I(翻(等)」(2)卜

3、習(xí)卜入N卜、假定單元(三角形)勢(shì)頭函數(shù)為線性函數(shù)刃曰=a,“:x+a3枷H+y(3)刁川為“:、“:、“:叼田田式中為與結(jié)點(diǎn)勢(shì)頭值和結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)圃。,夕有關(guān)的系數(shù)根據(jù)變分原理經(jīng)演算后可以得側(cè)不出滲流場(chǎng)的總體方程〔h]{H}=0(4)日,:、:。r式中{H}=〔HH??H〕為滲流場(chǎng)結(jié)點(diǎn)、,.:一地基滲流對(duì)壩體勢(shì)頭值矩陣〔h〕中的任意元素氣為應(yīng)力的影響:hr一藝h(5),在重力壩有限元計(jì)算或結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)中,,二,,,erc:一般都假定地基不透水沿上游庫(kù)底施加水庫(kù)h:一(Kbb+二)(6)。,責(zé)水壓力但地基巖體

4、通常都存在節(jié)理裂隙透.,,因此,式中解為任意單元e的元素值m為滲流場(chǎng)水性是較強(qiáng)的在計(jì)算中按地基滲流力。,d考慮才比較合適中具有相同腳標(biāo)(rS)的元素個(gè)數(shù)為單元。、、,‘巖體中節(jié)理裂隙的產(chǎn)狀、連通面積設(shè)單元結(jié)點(diǎn)號(hào)為玄J仇則b=功(裂隙開度、,一封。,b,=y百‘,=y‘一對(duì)r,c‘=,情況充墳情況等)非常復(fù)雜嚴(yán)格按照實(shí)際一蛛一x+__,‘,=一x‘JJ一丸c,=一九+x氣+x,ogp1P,=一一布二叮~以不腸封。d一6圖2是由計(jì)算得出的地基滲流等勢(shì)線圖拼協(xié)x[c.y、‘,c八與〕{P}計(jì)算時(shí)假定防滲帷幕

5、深達(dá)不透水層其滲透系。p}[‘p.,,數(shù)為地基巖體的1/100式中{一p〕為單元結(jié)點(diǎn)滲壓值圖3中實(shí)線是由計(jì)算得出的在地基滲流體,積力作用下壩體應(yīng)力的分布情況虛線是假定地基不透水沿上游庫(kù)底施加水庫(kù)水壓力時(shí)的應(yīng),、。,力情況詳見表12由比較可以看出后者、,給出過大的壩踵壩趾應(yīng)力特別是過大的壩。踵拉應(yīng)力.24),解線性方程組(可求出結(jié)點(diǎn)勢(shì)頭值,于{H}是可求出滲流場(chǎng)結(jié)點(diǎn)的滲壓值{p}=地基滲流:、:。,,,〔pP??p〕其中任意元素p為Pr。,r7)=下(H一甘)(—,,r,式中人為水的容重H為點(diǎn)的勢(shì)頭值從

6、。為自基準(zhǔn)面到該點(diǎn)的豎直距離:假定單元滲壓函數(shù)是線性函數(shù)a:a:x+asP‘+夕(8)、,則單元單位面積的滲流體積力幾f為f.二一刁p/奴(9)f,=一gP/刁g.3,假定單元體積力平均分配給三個(gè)結(jié)點(diǎn)則2,,沿不由圖可以看出防滲帷幕上游透作用于單元結(jié)點(diǎn)的等效結(jié)點(diǎn)力為,___.不透水巖體的變形_1「「gpJJ1水邊界承受很大的水壓力’一“孟=一,,計(jì)巧了JJ忑萬(wàn)昭百也是不宜忽略的所以今后計(jì)算時(shí)算范圍、、.,。x〔‘b,4b帳〕{P}(10)應(yīng)包括相當(dāng)一部分不透水巖體如圖所示1口,(噸2)表/米點(diǎn)號(hào)123

7、4567891011A一A庫(kù)底水盆368。50。2一6。O一9.2一9。4一倉(cāng)。2一6。0一O。43。214。。。。。。。。。一。地基診流25382806一15一26一33一31一O勺0348截面。。。。。。。。。庫(kù)底水重753717一12一34一37一1600663。一.。。一。地基診流19】一。一一O02一09一l3一O8一0424{2(:狡噸/米)1678910一。一。。。。。AA庫(kù)底水重2815843507一15一29一43一65一11一15。。。。。。。。。。。地驀滲流05232924l60

8、8一004一10一16一3542截面一。。。。。.。.。BB庫(kù)底水重5465634722一05一35一56一78。。。。。一.。.地羞沙該091315151104一09一2O一33截面一2農(nóng)3AA截面吩(噸/米)點(diǎn)號(hào)不一。。。。。。。一401一341一281一19!一0711126!一.5進(jìn)水層),什化)特別是當(dāng)裕要計(jì)算包括地基在內(nèi)的壩體奮佃廣一一算.,,邊穩(wěn)定時(shí)地基自重就是一項(xiàng)必須考慮的荷載不透水層界,但不是跟其它荷載同時(shí)施加而是將地基自重。,應(yīng)力作為