基于ansys渗流应力场耦合作用下的重力坝深层抗滑稳定分析

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文基于ANSYS渗流应力场耦合作用下的重力坝深层抗滑稳定分析摘要通常情况下，重力坝坝基岩体中大多数包含有方向各异、性质复杂的裂隙、节理和软弱结构面，如果在外力作用下这些结构面相互贯通形成滑移通路，将会导致大坝失稳破坏，危及人民群众生命财产安全。因此，分析重力坝的深层抗滑稳定性能是很有必要的。针对重力坝深层抗滑稳定分析，大量的专家学者进行了细致广泛的讨论与研究。但是由于重力坝坝基深层抗滑稳定分析的复杂性，对于抗滑稳定计算中渗流场与应力场的相互影响至今仍未形成统一规范，故需要进一步探讨与研究重力坝深层抗滑稳定中渗

2、流应力耦合的影响。本文借助ANSYS有限元软件，采用弹塑性有限元强度折减法分析重力坝深层抗滑稳定中渗流应力耦合场计算。本文的主要研究内容如下：首先，对重力坝深层抗滑稳定和渗流应力耦合的研究现状进行梳理，在参阅大量文献资料的基础上，分析利用ANSYS软件进行渗流应力耦合的合理性和可操作性。其次，利用ANSYS软件，建立清峪水库重力坝溢流坝段弹塑性I太原理工大学硕士研究生学位论文有限元模型，并在此基础上采用强度折减法，计算分析在单一渗流场、单一应力场以及渗流应力耦合场作用下的重力坝深层抗滑稳定安全系数计算。其中，单一渗流场作用指在不考虑渗流

3、应力耦合作用下计算坝底扬压力，之后在应力场中以体积力的方式施加于重力坝坝体，在重力和水荷载作用下计算重力坝抗滑稳定安全系数。单一应力场作用指不考虑渗流作用，只在重力和水荷载作用下计算重力坝抗滑稳定安全系数。渗流应力耦合场作用指考虑渗流场和应力的相互作用，进行耦合迭代计算，直至收敛，之后将坝底扬压力以体积力的方式施加于重力坝坝体、将坝基渗流压力以节点力施加于坝基节点，并在重力和水荷载作用下计算重力坝抗滑稳定安全系数。最后，通过分析各个场作用下坝体坝基应力应变和抗滑稳定安全系数，得到渗流应力耦合对重力坝深层抗滑稳定的影响。本文基于ANSYS

4、软件考虑渗流应力场耦合作用下的重力坝深层抗滑稳定分析，对比分析得到清峪水库重力坝抗滑稳定安全系数为2.6，渗流应力耦合下重力坝深层抗滑稳定安全系数比单一应力场下偏小的结论，安全系数计算成果具有工程参考价值，分析方法和结论具有理论研究意义。关键词：重力坝，深层抗滑稳定，渗流应力耦合，有限元法II太原理工大学硕士研究生学位论文THEANALYSISFORTHEDEEPANTI-SLIDINGSTABILITYOFGRAVITYDAMUNDERCOUPLINGOFSEEPAGEANDSTRESSBASEDONTHEANSYSABSTRACTI

5、nnormalcircumstances,damfoundationalmosthasdifferentdirectionsandpropertycracks,jointsandweakstructuralplane.Ifthoseplaneperforatingaslidingpathunderpressure,itwillleadtothegravitydamslideandthreatthelifeandpropertyofthedownstreampeople.Sothedeepanti-slidingstabilityofgr

6、avitydamresearchingisverynecessary.Numerousofscholarsandexpertsofourcountryhavedoneamountofresearchfordeepanti-slidingstabilityofgravitydam.Duetothecomplexityofdeepanti-slidingstabilityofgravitydam,thatinthecalculationofdeepanti-slidingstabilitytheinteractioneffectofthes

7、eepagefieldandstressfieldhasnotyetformedaunifiedspecification.Sofurtherdiscussioncontainedcouplingofseepageandstressduringanalysisofdeepanti-slidingstabilityofgravitydamisneeded.Thecalculatingofcouplingofseepageandstresswasappliedduringanalyzingthedeepanti-slidingstabili

8、tyofgravitydam,usingelastic-plasticfiniteelementstrengthreducingmethod,undertheIII太原理工大学硕士研究生学位论文ANSYSf