拱坝坝基弹模与传力洞增稳效果的相关性分析

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1、拱坝坝基弹模与传力洞增稳效果的相关性分析当拱坝基础存较大范围的不连续面或断层时，设置传力洞是一种较为有效的加固方案。然而，传力洞与坝肩岩体的相互作用机理却鲜见报道。以葫芦口水电站为工程实例，通过不断修改有限元模型中坝肩岩体的弹性模量，使用刚体极限平衡法分析了坝肩弹模与传力洞增稳效果的相关关系，结果显示坝肩弹模较低的情况下传力洞的增稳效果更好。关键词传力洞；三维有限元分析；坝基弹模；增稳效果；相关性TV223A1007-5739(2017)08-0176-02CorrelationAnalysisBetwee

2、nElasticModulusofDamFoundationandReinforcementEffectofConcretePlugXIEZhong-kai1YEJu-dong2(1ZhejiangInstituteofHydraulics&Estuary,HangzhouZhejiang310020；2InstituteofHydro-StructureandWaterEnvironmentResearch,ZhejiangUniversity)AbstractConcreteplugwillbeanef

3、fectivereinforcementmethodwhenthearchdamfoundationsuffertolargerangeofdiscontinuityorfault.However,theinteractionmechanismtheorybetweenconcretepluganddamfoundationisrarelyreported.Therefore,basedonthecasestudyofHulukouHydropowerStation,elasticmodulusofdamf

4、oundationwascontinuouslymodifiedinfiniteelementmodel,therigidlimitequilibriummethodwasappliedtoanalyzetherelationshipbetweentheelasticmodulusofdamfoundationandthereinforcementeffectofconcreteplug.Theresultsshowedthatlowerelasticmodulusofdamfoundationwoulde

5、nhancetheeffectofconcreteplugreinforcement.Keywordsconcreteplug；3Dfiniteelementanalysis；elasticmodulusofdamfoundation；reinforcementeffect；correlation拱？问窃谄矫嫔铣释瓜蛏嫌蔚墓靶蔚菜?建筑物，借助拱的作用将水压力的全部或部分传给河谷两岸的基岩，是一种超载能力强、安全性高的坝工结构，并且相对于同一坝址处相同高度的其他坝型，可节省工程量。虽然拱坝对建坝基础的要求较

6、高，但是综合基础处理后的工程造价往往仍然低于其他坝型。因此，拱坝在我国高坝建设中占有重要地位。相比拱坝结构自身，坝肩的稳定问题通常是导致拱坝失稳或破坏的罪魁祸首［1］，因而有关坝肩加固的研究一直是拱坝相关课题中的热点问题。施工过程中，在面对坝肩有较大范围的不连续面或断层时，通常会设置一道或者多道传力洞结构［2］，将坝肩的巨大推力传至新鲜或完整坚硬的岩体，从而保证坝肩的稳定和坝体的安全。传力洞作为处理拱坝坝肩基础的有效方式，在越来越多的拱坝工程中得到应用。国内外成功应用传力洞处理拱坝坝肩基础问题最具代表性的工

7、程有龙羊峡重力拱坝、李家峡双曲拱坝以及前南斯拉夫的母拉丁其坝等。然而，传力洞在工程中的应用较粗放，对设计人员的主观经验依赖性也较强，其理论研究尚落后于实际应用，与坝肩岩体的相关关系更是鲜有报道。研究分析传力洞与坝肩岩体的相互作用机理，有望从理论上为传力洞的优化设计提供指导和新的思路。传力洞与拱坝坝肩岩体的相关关系包含内容繁多，本文仅从分析坝肩岩体弹性模量的角度出发，试图评估坝肩岩体弹模的改变对传力洞增稳效果的影响［3］。基于拱坝的实际工况，分别在增设传力洞前后使用ANSYS软件进行三维有限元分析计算，并结合

8、传统的刚体极限平衡法对计算结果进行后处理，最终评价坝肩弹模与传力洞增稳效果的关系。1计算方法现行《混凝土拱坝设计规范》（SL282—2⑻3）规定，拱座抗滑稳定的数值计算方法，以刚体极限平衡法为主，1、2级拱坝或地质情况复杂的拱坝还应辅以有限元法或其他方法进行分析。本文依据三维有限元方法计算得到拱端力系，然后在后处理时使用刚体极限平衡法计算坝肩岩体稳定。按照刚体极限平衡法，采用抗剪断公式：Kfc二（1）式（1）中，