拉西瓦拱坝坝基渗流应力耦合分析

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1、毕业设计（论文）拉西瓦拱坝坝基渗流应力耦合分析专业年级07级水利水电工程学号0702010302姓名王瑞指导教师沈振中教授评阅人二○一一年六月中国南京水利水电工程专业毕业论文摘要岩体的应力场导致裂隙的几何特性发生变化,从而影响岩体的渗透性,引起渗流场的改变。反过来，渗流场的存在将改变渗透体积力的分布,必将对应力场产生影响。因此，对于水工结构，考虑岩体渗流场与应力场的耦合作用是十分必要的。本文在总结国内外学者研究成果的基础上，结合拉西瓦工程，分析了坝基渗流应力耦合特性，主要内容和研究成果归纳如下:（1）从试验研究、理论模型研究和耦合模型计算方法研究等方面较为深入地

2、总结了岩体渗流应力耦合问题的研究进展。（2）介绍了应力场与渗流场耦合分析的基本原理和方程。（3）编制了Matlab与COMSOLMultiphysics的链接程序，通过导入控制坐标，建立了拉西瓦拱坝和坝基的三维有限元数值模型。（4）计算分析了不考虑耦合情况下拉西瓦工程在水库正常运行期的渗流场与应力场；确定渗流应力耦合模型的相关参数和边界条件，计算分析了考虑耦合情况下坝体和坝基在水库正常运行期的耦合渗流场和应力场，总结了其变化规律。结果表明上游面渗透水由河道往两岸的逐渐减小，下游面渗透水头由河道往两岸的逐渐增大，总体上由上游到下游呈减小趋势；坝体顺河向位移量值随高

3、程增加，同一高程从拱冠至左、右拱端逐渐减小，坝体左、右半拱顺河向位移具有良好的对称性。（5）分别对比分析了考虑耦合和不考虑耦合情况下渗流场和应力场的计算成果，结果表明在考虑耦合情况下，渗流场等势线偏向下游，下游的渗透坡降明显增大；各位移分量都有不同程度的增加；坝体上游岩体的拉应力增加，坝肩和坝基下游岩体的压应力增加，对坝体的稳定不利。关键词：拉西瓦拱坝；渗流；应力；耦合；COMSOLMultiphysics水利水电工程专业毕业论文AbstractThechangeoftherockstressfieldwillleadtothecrackgeometrychar

4、acteristicchanging,whichaffectsthepermeabilityandcausestheseepagefieldchange.Inturn,willchangethedistributionofpermeabilityvolumeforceandinfluencethestressfield.Therefore,ItisimperativeforHydraulicStructuretobedesignedbasedonthecouplingofseepagefieldandstressfield.Onthebasisofresearc

5、hachievementsofdomesticandforeignscholars,thispapermainlycombineswiththeLashiwaengineeringtoanalyzethecouplingcharacteristicsfurther.Themaincontentandresearchissummarizedasfollows:(1)Researchprogressesofthecouplingofseepagefieldandstressfieldinrocksarecomprehensivelysummarizedfromsev

6、eralaspects,suchastheexperimentalresearch,thetheoreticalmodelresearchandthecalculationmethodresearchofcouplingmodel.(2)Thebasicprinciplesandequationstoanalysiscoupledseepageandstressfieldsareobtained.(3)WorkoutaprogramwhichconnectstheMatlabsoftwarewiththeCOMSOLMultiphysicssoftware,th

7、roughimportingcoordinatecontrolpoint,toestablishthe3-DfiniteelementnumericalmodeloftheLaxiwaarchdamanditsfoundation.(4)Consideringuncoupledcases,calculateandanalyzetheseepagefieldandstressfieldoftheLaxiwaengineeringinthereservoirnormaloperationperiodstodeterminetherelatedparametersan

8、dboundarycon