基于有限元的高拱壩壩肩穩(wěn)定分析

1.7萬字 55頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘要
錦屏一級樞紐工程位于四川省雅礱江中游是流域重要的梯級電站。樞紐工程以發(fā)電為主，兼有攔沙、防洪、蓄能等作用。壩型選用混凝土拋物線型雙曲拱壩，壩高為305m，是目前世界上最高的拱壩。壩址區(qū)地質構造復雜，左右岸壩肩巖體內發(fā)育有各類軟弱結構面，如斷層、煌斑巖脈、層間擠壓帶、深部裂隙等，對拱壩壩基及壩肩穩(wěn)定產生不利影響。本文采用了三維有限元法，研究了復雜地質地基條件對大壩應力、位移以及壩肩穩(wěn)定性的影響，并取得了以下結果：
（1）根據(jù)給出的地質平面圖、開挖平面圖和平切圖，運用AutoCAD和HyperMesh軟件，建立三維有限元模型，不但考慮了壩體及左右岸邊坡，還模擬了F2、F5、F13和F14斷層；
（2）用Abaqus進行三維有限元計算，選擇了3種不同的工況。基本荷載組合下，壩體沿下游方向的最大位移為104.97mm，壩體向左岸橫河向最大位移為41.64mm，壩體向右岸橫河向最大位移為32.86mm，最大主壓應力為-15.71MPa，最大主拉應力為13.82MPa；特殊荷載組合下，壩體沿下游方向的最大位移為106.59mm，壩體向左岸橫河向最大位移為28.88mm，壩體向右岸橫河向最大位移為22.15mm，最大主壓應力為-15.72MPa，最大主拉應力為14.01MPa。各工況下位移符合拱壩的一般規(guī)律，拉、壓應力與容許拉、壓應力值相比偏大。
（3）根據(jù)Abaqus軟件壩體有限元計算結果，采用剛體極限平衡法對壩肩進行穩(wěn)定校核。選取了上述3種不同的工況和6個不同高程的拱圈進行校核。
基本荷載組合下，Kmin=4.2＞3.5；特殊荷載組合下，Kmin=4.4＞3.0，均滿足穩(wěn)定性要求。


關鍵詞：高拱壩，三維有限元計算，壩肩穩(wěn)定分析，剛體極限平衡法