基于子模型法的面板堆石坝三维应力变形分析

2012-09-06邓华锋许晓亮

水利水电科技进展 2012年6期

朱敏，邓华锋，许晓亮

(三峡大学土木与建筑学院，湖北宜昌 443002)

混凝土面板堆石坝造价低，工期短，安全性良好，对地质条件的适应性强，并可充分利用当地材料，是一种富有生命力的坝型，正越来越多地应用于水利工程［1］。然而坝体填料的密实度、河谷形状、坝基地质条件、蓄水方式和坝体填筑工序等都将影响坝体和面板的应力变形及其分布规律［2-4］，而坝体和面板过大的应力和变形将导致防渗系统破坏而产生严重渗漏，危及大坝正常运行与安全，因此坝体和面板在施工期和蓄水期的应力、变形以及稳定性能否满足设计要求是一项非常有价值的研究课题［5］。目前面板堆石坝计算中的面板应力变形分析主要采用整体模型进行计算［6］，这就意味着有限元建模时将对面板的单元尺寸进行简化，比如沿面板厚度方向仅仅剖分一层网格，或把几块面板合并成一块等，这样的简化将极大地降低面板应力变形的计算精度。针对上述问题，本文以某面板堆石坝为例采用三维有限元非线性方法［7-8］建立精细模拟面板特性的子模型，分析了施工期和蓄水期坝体和面板的应力变形，最后通过与类似坝高的面板堆石坝的计算或监测结果进行比较，综合评价了设计的合理性。