大龙潭拱坝变形稳定性分析 Analysis of Stability of Dalongtan Arch Dam Deformation.pdfVIP

RIVER 100l-9235．20l1．01．012 人民珠江 2011年第l期·PEARL doi：lO．3969／j．issrL 大龙潭拱坝变形稳定性分析 赵路1，刘全兴2，冯艳1，李玲琦3 (1．中国水电顾问集团中南勘测设计研究院，湖南长沙410014； 武汉430017) 2．中交第二航务工程勘察设计院有限公司，湖北 武汉430071；3．武汉市交通规划设计研究院，湖北 摘要：采用三维有限元方法对大龙潭拱坝进行数值模拟，使用数值模拟和观测资料相结合的综合分析方法对大 龙潭拱坝在多种荷载组合下的坝体变形进行了计算分析。分析结果表明，数值模拟和观测结果非常吻合；此外，还 用点安全系数法对坝体稳定性进行了分析。坝体变形与应力及变形均符合有限元计算的一般规律，坝体最大位移 和应力均在允许的范围内。 关键词：数值分析；有限元法；点安全系数；变形稳定性分析；大龙潭拱坝 中图分类号：TV642．4文献标识码：B 文章编号：100l-9235(2011)Ol删)40彤 0前言 表l拱坝平面尺寸 大龙潭水电站位于安徽省岳西县五河镇境内，潜水干流 上游寨家河七，距县城天堂镇32km，坝址位于大龙潭上游约 210 m处的深山峡谷中。大龙潭拱坝为浆砌石抛物线形双曲 拱坝，坝顶高程330．5m，最大坝高64．5m，坝顶弧长 185．53m，底厚13m．顶厚3m；坝址处为V形河谷，河谷最 窄处仅17m，两岸岸坡平均坡度为40—50。，下游河床基岩 大部裸露，为混合花岗岩片麻岩，基岩较完整，岩石均匀，两 岸没有与拱坝推力方向相交的较大断层破碎带，左岸附近有 Ew走向的f3断层，倾角大约为80。，该破碎带一般宽为0．1 倍坝高，向下游取2．O倍坝高；横河向，坝轴线向左右岸岩体 ～0．3m．宽的为1．0～1．1m。为了保证大坝的安全，从数值 均取2．0倍坝高；垂直向，从基础向下取1．5倍坝高。大龙 分析的角度讲，最有效的计算方法是采用三维有限元法¨。对 潭水电站坝基无规模较大的断裂构造，模型中只模拟了左岸 各种工况荷载下的坝体进行位移和应力分析。本文采用大 附近Ew向13断层来考虑断裂构造对拱座的影响。以上游 型通用有限元软件ansys进行计算，并与观测资料进行对比 面坝轴线与地基相交位置为坐标原点，从右岸指向左岸为石 分析，来验证坝体几何参数的合理性。 轴正方向，)，轴正方向指向上游。坝体右侧宽缝采用接触单 1有限元计算基本资料 元模拟，实体主要采用8结点等参单元建模，为了边界和岩 1．1坝体几何参数 体结构的过渡。辅之以退化的棱柱体和四面体单元。模型共 大龙潭抛物线拱坝顶层拱圈曲率半径为100m，相应中 剖分98752个单元，119381个节点。有限元计算模型和有 心角为79。49’59”；底层拱圈曲率半径为34．4m，相应中心角 限元网格见图l、2。 为44。0’14”。按照拱冠梁确定的拱圈位置和各层拱圈曲率 半径终点连线光滑的条件下。确定各层拱圈的曲率半径和中 心角。为J，改善拱座的应力状态，水平拱圈采用线性连续变 厚。由于施工原因在大坝右侧形成l条长1．5m左右的宽 缝，此缝在高水位时造成较大渗漏。拱坝中心线走向为 N8405l’04”w，拱坝的平面尺寸见表l。