土工格栅加筋高土石坝的动力弹塑性分析 Dynamic elastic-plastic analysis of reinforced geogrids in high earth-rockfill dam.pdfVIP

水 利 学 报 2012年 12月 SHUILI XUEBA0 第43卷 第 12期 文章编号 ：0559—9350(2012)12-1478—09 土工格栅加筋高土石坝的动力弹塑性分析 朱亚林，2孔宪京2，邹德高2朱寿义 (1．合肥工业大学 土木 与水利工程学院，安徽 合肥 230009： 2．大连理工大学 海岸和近海工程 国家重点实验室，辽宁 大连 116023 3．鄂前期蒙迪建筑劳务有 限责任公司 ，内蒙古 鄂尔多斯 016200) 摘要 ：在高土石坝动力反应特性的基础上 ，建立 了土工格栅加筋高土石坝 的弹塑性分析模型，并利用该模型对土 工格栅加筋高土石坝 的受力情况 、变形和破坏机理进行研究 ，分析 了土工格栅的连接方式 、长度 、刚度 以及铺设 间距等参数对高土石坝变形的影响。计算结果表 明：选择模量高 、延伸率适宜的土1二格栅对减少坝顶的位移和提 高坝体的稳定性具有 明显效果；土工格栅所受 内力从下往上逐渐减小 ，最大 内力出现在底层 ；当格栅长度超过潜 在滑裂面一定长度后 ，再增加格栅长度对永久位移的影响已不 明显 。研究结果可以为实际工程设计提供参考 。 关键词 ：高土石坝 ；加筋 ；土工格栅 ；效果 中图分类号 ：TU435 文献标识码 ：A 1 研 究背景 高土石坝抗震研究的重点和 目标 ，主要是根据结构 的破坏特征以及工程 的破坏机理来提出合理 的抗震设计方法和抗震措施 ，同时研究相应抗震措施的作用机理 ，从而达到解除地震灾害之虞。随 着西部大开发的实施 ，高坝大库 的建设也越来越多 ，其中高土石坝 占了很大比例 ，强震区高土石坝 的应力变形性状 ，特别是高坝的动力反应关系到大坝的安全 。土石坝震害实例 、振动 台模型试验及 地震动力反应分析均表明，坝体上部 1／5～1／4范围的地震动力反应相对较大 ，是土石坝抗震设计防护 的主要部位。对上述部位进行抗震加固是 目前高土石坝抗震设计 的关键 问题 ，但如何进行坝顶堆石 的抗震加 固以及抗震加 固的效果如何评价 ，是 目前工程界广泛关注的问题 。 目前 ，土工合成材料 ，以其施工简单 、经济有效的特点越来越受到广大岩土_T作者的青 睐。土 工格栅作为一种新兴 的土工合成材料 ，特别是依靠其特有的孔眼对土的嵌 固与咬合作用 ，使加筋效 果更加 明显。土工格栅具有高强度 、低延伸率 、与土咬合力强 、耐久性好 、不易蠕变等优点 ，是一 种理想的加筋材料 ，在土石坝工程中的使用 比例也 日益增加 。如坝高 160m的青峰岭水库主坝加固工 程 ，坝高 125．5m的冶勒沥青混凝土心墙堆石坝 ，坝高261．5m的糯扎渡心墙堆石坝和坝高240m的长 河坝心墙堆石坝等采用或拟采用土工格栅加筋技术进行坝顶抗震加固 。土工格栅加筋堆石体结构依 靠筋材与堆石体之间的摩擦和嵌锁咬合作用传递拉应力 ，增加堆石体 的变形模量 ，改善加筋堆石复 合体的抗剪强度和变形特性 ，达到加 固坝顶的 目的。但 目前关于土工格栅与堆石体之间的作用机理 尚未得到清楚 的认识 ，工程实际超前于理论研究。现阶段通过拟静力法的最小安全系数法评价加筋 后堆石坝顶的抗震稳定性 ，无法反映坝体的动力特性 ，得到的安全系数偏保守 ，不能准确反映坝体 抗震的安全性 ，因此需要从变形方面来评价坝体的稳定性 以及加筋效果。 目前的地震反应分析主要 收稿 日期 ：2012-05—14 基金项 目：国家基金面上项 目；国家自然科学基金重大研究计划项 目；合肥工业大学发展基金(2010HGZ0014)； 中央高校基本科研业务费专项资金资助 (2012HGBZ0199)；大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室开放基金 (LP1215) 作者简介 ：朱亚林(1979一)，女，安徽庐江人，副教授，博士，主要从事高土石坝抗震 、边坡支护等研究。E-mail：zhuyalin@hfutedun 一 1478 — 万方数据 采用基于等价黏弹性模型的等效线性分析方法 ，等价黏弹性模型概