土石坝应力路径数值分析 numerical analysis on stress path for earth-rock dam.pdfVIP

第26卷第4期 红水河 V01．26，No．4 2007年第4期 River No．4．2007 HongShui 土石坝应力路径数值分析 颜正红，朱俊高 (河海大学岩土工程研究所，南京210098) 摘要：对糯扎渡心墙捧石坝进行有限元数值分析，研究了坝体内各点应力路径。结果表明，无论是填筑期，还是 蓄水期，坝体内各点都为等应力比的应力路径。大主应力与小主应力之比基本保持恒定，但填筑期及蓄水期的比 值大小不同。可为进一步研究适合于土石坝应力变形分析的本构模型提供参考。 关键词：心墙坝；应力路径；有限元；本构模型；糯扎渡水电站 中图分类号：TV311文献标识码：A 文章编号：1001—408X(2007)04—0022—03 研究甚少。 1前言 有限元法是一种发展得比较成熟的数值分析计 土的力学特性是很复杂的，具有非线性、弹塑 算方法。用有限元方法研究土石坝的应力变形方 性、剪胀性、各向异性和流变性。土的应力一应变关 便、实用、经济。因此，本文利用有限元法研究了糯 系不仅取决于当前的应力状态，而且与应力路径有 扎渡心墙堆石坝在施工期及蓄水期坝体内部的应力 着非常密切的关系。自20世纪50年代后期以来，路径，研究土石坝中一些具有代表性的点在填筑和 世界各国采用堆石料的高土石坝占全部大坝的 正常运行过程中的大小主应力变化情况，为建立更 70％--80％左右，并且还有继续发展的趋势【1l。大 合理地反映土石坝应力变形的本构模型建立提供依 坝建设采用的堆石料是粗粒料，与已经研究得比较 据。 深入的细粒料相比，性质有很大的不同。对堆石料 的应力应变研究远远落后于对细粒料土的研究，现 2有限元计算条件 在工程设计计算中基本上都是套用细粒料土的研究 2．1工程概况 成果，试验大都是采用常围压的三轴试验方法进行， 糯扎渡水电站位于云南省思茅市和澜沧县交界 使得试验确定的应力应变关系与实测的应力变形相 处的澜沧江下游干流上。大坝拟采用粘土心墙土石 差较大[2]2。计算所采用的本构关系也是基于常规 坝。坝顶高程821．5 m，坝顶长度608．16m，最大坝 三轴的试验资料建立。 高261．5 m，上游坝坡坡度为1：1．9，下游坝坡坡度 1986年，A·D·M·彭曼在第26次兰金讲演中指 为1：1．8。水库正常蓄水位为812．5m。该土石坝 出(3]：施工期堆石坝体的大部分区域的主应力比保 最大坝剖面如图1所示。 持常数；在水荷载作用下，有效平均应力增加，而仃l 2．2有限元网格剖分及模型参数 一。73减少。即在堆石填筑过程中，随着堆石体的不断 计算采用平面应变有限元方法。剖面网