九甸峡混凝土面板堆石坝离心模拟试验研究.pdf

水电 2006 国际研讨会 九甸峡混凝土面板堆石坝离心模拟试验研究 张延亿， 侯瑜京 中国水利水电科学研究院岩土工程研究所，北京车公庄西路 20 号，100044， zhangyanyi@ 摘要：本文对深厚覆盖层上的混凝土面板堆石坝模型进行了离心试验研究。基于离心模拟相 似原理，模拟了面板及防渗墙的受力变形，并针对竣工期和蓄水期的不同情况在中国水科院 450gt 离心机上分别进行了试验。通过采用三维模型来模拟原型复杂边界情况，本文主要给 出了防渗墙和面板在竣工期和蓄水期的应力变化的结果。 关键词：混凝土面板堆石坝 覆盖层 离心模拟试验 1 前言 在国内的坝工建设上，混凝土面板堆石坝是近年来主要采用的坝型之一。坝基为深厚覆 盖层的情况也非常普遍，对于在深覆盖层上及峡谷地区上修建百米以上的高面板堆石坝尚缺 乏经验，在这种情况下，由于坝体系统构成了防渗墙－连接板－砋板－面板的渗流体系，并 且应力变形的性状直接关系到大坝结构安全运行的重要因素。 对这类问题，通常都用有限元进行分析计算，但也有其固有的缺陷，诸如：本构模型与 实际的差异、计算条件的简化。而随着离心模拟技术的发展，有必要通过物理模拟的方法分 析复杂的结构在蓄水前后的应力变形特性。 本文是在中国水利水电科学研究院的450gt土工离心机上对甘肃九甸峡面板堆石坝进行 了离心模拟试验，文章介绍了模型的设计、模拟方法以及试验步骤。试验结果也反映了坝体 面板和防渗墙在蓄水前后的受力变形情况。 2 模型制作 2.1 模型设计 为保证离心模型与原型的相似关系，依据 Fuglsang 和 0vesen 根据土工离心模型试验的 需要总结参数的比尺关系[1]，并依据坝体原型高度以及离心机和模型箱的实际情况，离心模 型试验的模型率确定为 n=200。坝体模型平面布置见图 1。试验采用三维模型，模拟范围主 要考虑坝体上游部分区域。试验采用的模型断面根据原型设计断面进行了适当简化。在制作 模型中未考虑反滤层及砾石排水区。 2.2 坝体材料 坝体模型中堆石和砂卵石材料取自现场。依据离心模拟的比尺关系，并按照模型箱的大 小对坝料进行了缩尺。图 2 为坝体试验料以及原型料的颗粒级配曲线。坝体材料性质见表 1。 733 水电 2006 国际研讨会 正常蓄水位线 蓄 水 区 4 过渡料 1. : 1 模型面板 主 堆 石 区 防渗墙 砂卵石地基覆盖层 图 1 坝体模型平面布置图（单位 mm）