混凝土防渗墙应力变形数值模拟研究

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1、河海大学硕士学位论文土石坝地基混凝土防渗墙应力变形数值模拟研究姓名：许莹莹申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：朱俊高20070601河海大学硕士学位论文摘要对于深厚覆盖层上的土石坝，目前通常采用混凝土防渗墙作为垂直防渗设施。在土石坝填筑并蓄水时，防渗墙的受力非常复杂，目前大多采用有限元法分析防渗墙的应力和变形。然而，有限元计算出的防渗墙的应力和变形普遍偏大，且存在较大的拉应力，而实际测量出的防渗墙的应力变形多较小，计算值与实际值相差较大。因此，准确估计防渗墙的应力变形是目前土石坝设计时亟需解决的问题之一．围绕上述问题，论文主要进行了以下几方面工作。首先，引入混凝土

2、的弹性非线性模型(Bathe模型)和拉断的Mohr-Coulomb破坏准则，分析防渗墙采用弹性非线性模型时的应力和变形，并与线弹性模型的结果进行比较。其次，引进改进的遗传算法，结合反分析中的直接法，编制了遗传算法反分析程序GA．BACK。通过对一简单土石坝的部分参数进行反分析，验证程序的正确性、方法的可行性。通过对5种不同目标函数反演的相对误差的比较分析，选用反演速度最快反演结果最好的方程作为GA．BACK程序的目标函数。再次，采用系统分析中的敏感性分析方法，对防渗墙周围土体单元如覆盖层和高塑性土的邓肯一张E—u模型、残渣的线弹性模型和接触面的Goodman单元模型的各

3、个参数进行敏感性分析，研究参数对防渗墙应力和变形的影响程度，计算各参数的敏感度因子，找出敏感性较大的参数。最后，结合冶勒沥青混凝土心墙堆石坝的现场实测资料，分别采用遗传算法反分析和复合形法反分析反演部分材料参数，通过比较遗传算法反分析和复合形法反分析的优化速度和优化结果以及优化后的坝体变形和防渗墙应力时程曲线，分析了遗传算法反分析的优越性。应用反分析得到的参数计算防渗墙的应力和变形，分析参数优化后防渗墙的应力变形状况，进一步论证了遗传算法反分析的有效性。关键词：土石坝、防渗墙、有限元、数值模拟、弹性非线性模型、遗传算法、反分析河海大学硕二L学位论文AbstractCon

4、cretediaphragmwallsareoftenusedasverticalanti-seepagestructuresforearth．rockfilldamsbuiltondeepsoilfoundation。Duringconstructionandimpoundmentofthedam，thestressofdiaphragmwallshasverycomplexdistribution．Todato,FEMmethodiSoneofthemostcommonlyusedmethodsforstressanddeformationanalysisofdia

5、phragmwalls．Unfortunately,thestressanddeformationcalculatedbyFEMmethodafegreaterthallthoseobserved．LargertensilestressesarealSOgotfromthismethodcomparedwiththetealstresses；thosedifferencesaretoolargetoaccept．Asaresulgitisaproblemneededearliestactiontoestablishanaccuratemethodtocalenlatet

6、hestressanddeformationofearth-rockfilldam．Accordingtothesequestiolls．someworkhasbeendoneinthisthesis．Firstly,byusingnonlinearelasticmodelfBatheModel)andtensionMohr-Coulombfailurecriterionofconcrete。thestressanddeformationofdiaphragmwallareanalyzed．Andtheresultcalculatedbynonlinearelastic

7、modeliScomparedtothosecalculatedbylinearelasticmodel．Secondly,theimprovedGA(geneticalgorithm)methodisintroduced，togetherwithdirectback-analysismethod。aback-analysisprogramGA-BACKiSestablished．Accordingtothebackanalysisofasimpleearth．roekfilldam，thecorrectoftheprogramandth