碾压混凝土拱坝坝肩稳定及坝体分缝影响研究

碾压混凝土拱坝坝肩稳定及坝体分缝影响研究
出版时间： 2016年版
内容简介
　　本书系统地介绍碾压混凝土拱坝坝肩稳定问题及坝体分缝形式设计研究成果，针对碾压混凝土拱坝坝肩存在断层、层间剪切带的特点，对拱坝开展地质力学模型及有限元计算，并对碾压混凝土拱坝坝体分缝形式及影响进行探讨。内容包括绪论、地质力学模型试验理论与方法、有限元理论与方法、拱坝坝肩稳定破坏机理试验研究、坝肩稳定加固方案研究、拱坝分缝形式研究。
目录
前言 第1章 绪论 1 1.1 研究意义 1 1.2 碾压混凝土筑坝技术的发展概况 2 1.3 国内外高拱坝研究现状 3 1.3.1 国内外高拱坝的发展趋势 3 1.3.2 国内外高拱坝的稳定分析方法 4 1.3.3 高拱坝整体稳定分析及加固实例 5 1.4 国内外拱坝诱导缝的研究现状及工程实例 7 1.5 本书研究思路及主要内容 10 第2章 地质力学模型试验理论与方法 12 2.1 地质力学模型试验的发展简况 12 2.2 地质力学模型试验的分类 13 2.2.1 根据作用荷载的特性分类 13 2.2.2 根据空问模拟范围分类 13 2.2.3 根据制作方式分类 14 2.3 相似理论 14 2.3.1 相似条件 14 2.3.2 地质力学模型试验的相似判据 16 2.4 地质力学模型试验研究方法 17 2.4.1 超载法 17 2.4.2 强度储备法 19 2.4.3 综合法 20 第3章 有限元理论与方法 23 3.1 岩体及弹塑性奉构关系 23 3.2 屈服准则 24 3.2.1 最大拉应力准则 25 3.2.2 Mohr-Coulomb准则 25 3.2.3 Drucker-Prager准则和Mises准则 26 3.3 ANSYS非线性有限元分析基本理论 27 3.3.1 ANSYS软件简介 27 3.3.2 强度准则 27 3.3.3 创建有限元模型 28 3.3.4 加载与求解 28 3.3.5 后处理模块 28 第4章 拱坝坝肩稳定破坏机理试验研究 29 4.1 立洲工程概况及地质条件 29 4.1.1 工程概况 29 4.1.2 坝址区工程地质条件 31 4.2 影响拱坝整体稳定的复杂地质构造分析 33 4.2.1 断层贯穿坝肩及河床 33 4.2.2 长大裂隙纵横交错 33 4.2.3 层问剪切带沿层面发育 34 4.3 岩体及主要结构面力学参数 36 4.3.1 岩体力学参数 36 4.3.2 主要结构面力学参数 36 4.4 模型试验设计与制作工艺 37 4.4.1 模型相似条件及几何比尺 37 4.4.2 模拟范围 38 4.4.3 坝肩（坝基）岩体及地质构造模拟 38 4.4.4 模型材料的研制 38 4.4.5 模型坝体及岩体制作和加工 40 4.5 模型加载及量测系统的布置 40 4.5.1 横型加载系统 40 4.5.2 模型量测系统 41 4.6 模型试验方法及步骤 42 4.7 主要试验成果及分析 43 4.7.1 坝体变位分布特征 43 4.7.2 坝体应变分布特征 44 4.7.3 坝肩及抗力体表面变位分布特征 44 4.7.4 主要结构面相对变位分布特征 45 4.7.5 模型破坏过程及最终破坏形态 46 第5章 坝肩稳定加固方案研究 49 5.1 有限元分析基本原理 49 5.1.1 有限元分析的基本过程 49 5.1.2 岩体本构关系 50 5.1.3 屈服准则 52 5.1.4 ANSYS软件简介及基本原理 53 5.2 数值计算模拟范围及结构离散 53 5.3 天然地基方案有限元计算成果分析 55 5.3.1 坝体位移分布特征 55 5.3.2 坝体应力分布特征 56 5.3.3 坝肩及抗力体表面位移分布特征 57 5.3.4 主要结构面相对位移分布特征 58 5.3.5 坝肩（坝基）超载特性及破坏模式和破坏机理分析 60 5.3.6 综合安全度评价 60 5.3.7 有限元计算与模型试验结果对比分析 61 5.4 立洲拱坝坝肩加固处理方案 64 5.5 加固方案同天然地基方案对比分析 66 5.5.1 加固方案一计算成果分析 66 5.5.2 加固方案二计算成果分析 69 5.5.3 加固地基方案同天然地基方案对比分析 72 5.6 加固地基方案对比分析 79 5.6.1 大坝变位对比分析 79 5.6.2 坝肩及抗力体变位对比分析 79 5.6.3 主要结构面相对位移对比分析 80 5.6.4 整体安全度对比分析 81 5.6.5 个结及建议 81 第6章 拱坝分缝形式研究 82 6.1 研究目标及坝体分缝方案 82 6.1 研究目标 82 6.1.2 坝体分缝方案 82 6.2 立洲拱坝计算模型 84 6.2.1 计算范围 84 6.2.2 强度准则 85 6.2.3 计算模型 85 6.2.4 计算工况 86 6.2.5 超载方式 86 6.3 坝体及坝肩的模拟 86 6.3.1 坝体分缝的模拟 86 6.3.2 坝肩的概化与模拟 87 6.4 正常工况下计算结果分析 87 6.4.1 主要计算成果 88 6.4.2 坝体位移分布特点分析 89 6.4.3 坝体应力分布特性分析 90 6.5 不同方案下坝与坝肩的超载特性分析 92 6.5.1 方案一（无缝）计算成果及分析 93 6.5.2 方案二（四条缝）计算成果及分析 94 6.5.3 方案三（周边缝）计算成果及分析 96 6.5.4 方案四（三条缝）计算成果及分析 97 6.6 本章小结及推荐方案 98 第7章 成果附图及照片 100 7.1 模型试验附图 100 7.1.1 模型量测系统布 100 7.1.2 坝体变位量测 107 7.1.3 坝体应变量测． 109 7.1.4 坝肩及抗力体表面变位量测 111 7.1.5 软弱结构面相对变位量测 115 7.1.6 最终破坏形态 118 7.2 天然地基有限元计算附图 120 7.2.1 坝肩及软弱结构面特征点布置 120 7.2.2 坝体变位云图及变位荷载关系曲线 122 7.2.3 坝体应变云图 126 7.2.4 坝肩表面变位云图及变值荷载关系曲线 128 7.2.5 软弱结构面变位云图及变位荷载关系曲线 130 7.2.6 坝肩及典型高程平面塑性区云图 134 7.3 加固方案—有限元计算附图 141 7.3.1 坝体变位云图及变位荷载关系曲线 141 7.3.2 坝体应变云图 145 7.3.3 坝肩表面变位云图及变位荷载关系曲线 146 7.3.4 软弱结构面变位云图及变位荷载关系曲线 148 7.3.5 坝肩及典型高程平面塑性区云图 151 7.4 加固方案二有限元计算附图 157 7.4.1 坝体变位云图及变位荷载关系曲线 157 7.4.2 坝体应变云图 160 7.4.3 坝肩表面变位云图及变位荷载关系曲线 161 7.4.4 软弱结构面变位云图及变位荷载关系曲线 163 7.4.5 坝肩及典型高程平面塑性区云图 166 7.5 拱坝分缝形式计算成果附图 172 7.5.1 正常工况下坝体变位分布 172 7.5.2 正常工况下坝体主应力分布 180 7.5.3 超载工况下坝体变位分布 185 7.5.4 超载工况下坝肩塑性区变化 188 7.5.5 超载工况下坝体表面裂纹区域分布 192 参考文献 196