柔性拱的渗流温度与应力三场耦合分析

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1、柔性拱的渗流、温度与应力三场耦合分析*徐增辉，刘光廷，胡昱，李鹏辉（清华大学水利水电工程系北京100084）摘要：为了研究滲流、温度与应力三场耦合分析下的软岩拱坝新结构一一柔性拱的-些难本规律，完成关键词：柔性拱；渗流、温度与应力三场耦合；软岩分类号：TU502.1ResearchonSoftRockCouplingofSeepageandtemperatureXuZenghui，LiuGuangting，HuYu,LiPenghui(TsinghuaUniversityDepartmentofHydrau

2、licandHydropowerEngineeringBeijing100084China)Abstract:Throughtheanalysisofthestressesanddisplacementsduetohydraulicpressureandthermalload,thenewstructuralmeasuresofRCC(RollerCompactedConcrete)archdamonweakfoundationisdiscussed.Flexiblearchwithsimpleanti-c

3、rackmeasureswereadvisedtofittheenlargeddeformationsofarchdamonweakfoundationwithoutstressdeterioration.ThesemeasureshavebeenusedtoconstructtheShimenziRCCarchdaminXinjiangUygurAutonomousRegion.Toinducetheartificialshortjointsindambodywillincreasethedeformat

4、ionofarch.Flexiblearchreducestensilestressconcentrationunderhydraulicpressureandthermalloadbysettingup.Enlargedarchabutmentreducethecompressionandshearstressoftheabutmentandincreasethedistanceofseepagearoundtheabutmentsunderthehydraulicpressure.Thedeformat

5、ionofthearchabutmentsdecreasedduetoartificiallateralrestraintoftheabutment.Keywords:Softrock;Couplingofseepage,temperatureandstress;Flexiblearch.岩体的滲透性能是关系到岩体稳定和坝体安全的一个重要的指标［11。温度是影响岩体渗透系数的一个重要因素，在岩体多场耦合研宄中具有重要的意义。而现有研究大多缺乏温度对岩体的渗透系数的影响试验，因此进行温度对岩体渗流的影响试验是

6、非常必要的。送稿日期：2006-5-10作者简介：徐增辉（1976—），男（汉族），陕西，博上研宄生:基金项目：国家自然科学:基金委员会、二滩水电开发有限责任公司雅砻江水电开发联合研宄:基金项目（项目批准号50539020）在地球表而，分布最广泛的是软岩。据统计，全球50%以上的地区分布着软岩，所以在筑坝过程屮，将会不可避免地遇到与软岩相关的问题。我国西部水利工程开发屮，已建和在建工程屮都育修建在泥钙质胶结砾岩、钙质胶结砂岩等软弱基岩之上的。因此，进行软岩的研究就显得特别的重要。1.渗流场对温度场的影响机理

7、和方程I.1渗流场对温度场影响机理一般情况下，岩体屮的温度场与地下水渗流场处于一种稳定分布状态，且二者之间的相互影响作用构成一动态平衡体系。当人类的修筑活动波及到岩体屮相对稳定分布的温度场时，会产生一定程度的影响，尤其是渗流被工程活动所改变时，这一改变会较前加剧，即产生所谓的渗流场对岩体温度场分布的影响作用。岩体中温度场的分布是通过热能的三种转移方式一一传导、对流与辐射一一得以实现的，其中以传导为主。具体表现为：一方面蓄水后，由于库水位升高，引起岸边的潜水位相应升岛，即回水现象。潜水回水引起岸边土地盐溃化、

8、沼泽化，对周围已有的建筑物发生浸没，造成岩体A部的温度变化，从而引起大范围的温度应力和温度应变，引起坝体应力的改变。特别是在高地温的岩体中，有些岩体的地温高达五十多度。另一方面，在渗流过程中，渗流流体也会对岩体产生长期的热传导的过程，渗流会和岩体产生一个热交换的长期过程。同时，由于渗流时岩体和渗流水体组成一个共同的导热系统，因此地下水的物理力学和热学性质也会影响到岩体系统的热学性能，而地下水的物理力学及热学性质也