徐 浩 江守燕 杜成斌

(河海大学 工程力学系,南京 210098)

大坝作为挡水建筑物,在调节水资源、航运、发电等领域都发挥着举足轻重的作用,因此如何准确评估大坝抵御地震荷载的能力是水利水电工程抗震问题的研究重点[1].传统有限元法模拟裂缝扩展等不连续问题时需不停地进行网格重划分,Belytschko等[2]提出的扩展有限元法(extended finite element methods,XFEM)可以使裂纹扩展的几何路径独立于网格,避免了网格重划分,极大地提高了运算效率.杜效鹄等[3]结合扩展有限元法对重力坝动态响应进行了数值模拟;董玉文等[4]推导建立了满足大坝水力压裂问题的扩展有限元法;高景泉等[5]研究了静力作用下重力坝踵预设裂缝的水力压裂问题;庞林等[6]基于比例边界有限元法研究了缝水压力和裂缝面接触条件对重力坝裂缝扩展的影响;李宗利等[7]研究了混凝土重力坝裂缝面上施加不同水压分布形式的稳定性情况,这些研究均为地震作用下坝体水力劈裂研究奠定了重要基础.

重力坝地基边界模拟和地震荷载输入方式是大坝地震响应分析的关键,对数值模拟结果的准确性有着直接的影响.目前,动力人工边界主要有透射边界[8]、无限元边界[9]、黏性边界[10]、黏弹性边界[11]等.透射边界应用较复杂,且通常只限于二阶精度以内,可能存在高频失稳的问题;黏性人工边界忽略了弹性恢复力,只考虑阻尼吸收作用,容易出现结构整体漂移,不宜应用在较复杂的大型结构中.黏弹性……