浅谈锦屏高拱坝整体稳定性研究

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1、长江科学院硕士学位论文锦屏高拱坝整体稳定性研究姓名：李宁申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：肖汉江;姜小兰20080601长江科学院硕士学位论文摘要随着我国西部大开发的实施，在水利资源丰富的西南地区，我国将修建一大批高拱坝，高坝一般都有大型水库，一旦溃坝，后果比较严重。因此，有必要对高拱坝的整体稳定性进行研究。本文结合国家自然科学基金重点项目“复杂条件下高拱坝的失效破坏机理和安全评价（50539030-2-4）”，应用地质力学模型试验和有限元分析相结合的研究方法，对锦屏高拱坝的稳定性进行了分析。本文首先介绍了地质力学模型试验和非线性有限元计算的基本理论，然后理论联系实际，

2、结合锦屏高拱坝项目进行大拱坝整体稳定性研究。具体的步骤如下：1）进行三维地质力学模型试验，根据锦屏高拱坝的地形﹑地质特征和对稳定起控制作用的断层建立三维地质力学模型，运用超载的方法进行破坏试验研究，并对试验结果进行了分析。2）进行非线性有限元计算，充分利用了Ansys强大的网格划分能力和MARC强大的非线性计算能力，并编制相应程序将Ansys中得到的网格转化到MARC中，解决了这两个软件没有直接接口的问题。并利用python语言编制程序，实现了用程序施加边界约束，提高了工作效率。对于推导出来的弹塑性矩阵，利用MARC中提供的hypeler子程序验证其正确性，验证结果说明推导是正

3、确的。最后对有限元计算结果进行了分析。3）将地质力学模型试验结果与有限元计算结果进行对比分析，从而得到锦屏高拱坝的破坏过程﹑破坏形态及超载安全度Kp=0.7～0.8。关键词：锦屏高拱坝稳定分析安全度地质力学模型试验三维非线性有限元I长江科学院硕士学位论文AbatractAlongwiththewestwardexploitationputtingintopractice,manyhigharchdamswillbebuiltinthesouthwestofChinawherewaterresourcesarerich.Higharchdamsusuallyhavelargere

4、servior,anditwillbedangerousifdam-breakhappens.Soitisnecessarytodoresearchonthestabilityofthehigharchdam.CombinedwiththeprojectsupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina,thestabilityofJinpinghigharchdamisstudiedbygeomechanicsmodeltestandnonlinearFEManalysis.Atfirst,thebasictheoriesof

5、geomechanicsandnonlinearFEMareintroduced,andthen,combinedtheorywithpractice,analysisispresentedwithJinpinghigharchdamproject.Specificanalysisstepsareasfollows:1)Three-dimensionalgeomechanicalmodeltestisconducted,basedonthetopographyandgeologiccharacterofJinpinghigharchdamandfaultswhichcontro

6、llthestabilityoftheproject.Failuretestwithoverloadmethodisperformedandtheresultsareanalyzed.2)NonlinearFEMcalculationisconducted.MakefulluseofthepowerfulmeshgenerationofAnsysandthepowerfulnonlinearcalculationofMARC,themeshofAnsysisledtoMARCthroughprogramme.ThissolvestheproblemthatAnsysandMAR

7、Chavenodirectinterface.Andthenaddboundarydisplacementbyprogramtoimproveworkefficiency.SubroutinehypelainMARCisusedtoverifytheconstitutivematrix,whichisderivedbyauthor;theresultsindicatethatthematrixiscorrect.Finally,theresultsofnonlinearFEMisanalyz