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第22卷第7期中国水运Vol.22No.7

2022年7月ChinaWaterTransportJuly2022

基于ANSYS二次开发邓肯E-B模型的土石坝应力变形分析

1111，2★

姚晓敏，陈雷，许学问，喻鹏

（1.湖北省水利水电规划勘测设计院，湖北武汉430070；2.武汉大学水利水电学院，湖北武汉430072）

摘要：基于ANSYS-UPFs有限元二次开发平台，编写了适用于土体材料的邓肯E-B模型用户子程序。针对湖北

省内某水利枢纽工程土石坝采用无基坑施工方案，土石坝面临水下一次填筑深度近10m，坝体沉降变形难以控制的

难题，开展了土石坝分层填筑施工过程应力变形仿真分析。重点讨论了坝体应力变形的影响。此外，对塑性混凝土

防渗墙在承挡最大上下游水头差情况下的应力变形进行了分析评估。计算结果表明：当前回填方案下，坝体及防渗

墙的应力变形控制满足要求，为工程设计施工提供了经验和参考。

关键词：土石坝；水下填筑；邓肯E-B模型；应力变形分析

中图分类号：TV314文献标识码：A文章编号：1006-7973（2022）07-0045-03

一、概况考虑非线弹性模型在国内外被广泛采用，在我国也有丰

湖北省内某水利枢纽工程在施工建设过程中，土石坝采富的应用经验[4-6]，这里采用此类模型分析土石坝应力变形。

用无基坑施工方案，面临水下一次填筑深度近10m，坝体沉根据试验确定坝料邓肯E-B模型参数的相关分析可靠度较邓

降变形难以控制的难题。本文基于ANSYS邓肯E-B模型，肯E-μ模型高[7，8]，最后选定邓肯E-B模型。邓肯E-B模型

模拟土石坝分层填筑施工过程，以便较为真实地反映坝体及是最为普及的本构模型之一，优点在于可利用常规三轴固结

防渗墙应力变形情况，为指导工程设计与施工提供参考依据。排水剪切试验来确定模型参数。模型以偏应力-和轴

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选取岸坡位于导流明渠段的最大断面为典型计算断面，见应变ε拟合的双曲线关系为基础，推导得到切线模量E：

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图1。坝体上下游坡比为1：3，分别以上下游围堰顶部为放