河谷形状对沥青混凝土心墙坝变形特性的影响.pdf

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1、第4期水利水运工程学报No．42016年8月HYI佩os(：mNCEAND口惦孙删GA“g．2016======：===========：=：：======：=============================================DOI：10．16198／i．cnkil009—640X．2叭6．04．008杨超，党发宁，薛海斌，等．河谷形状对沥青混凝土心墙坝变形特性的影响[J]．水利水运工程学报，2016(4)：54—62．(YANGChao，DANGFa—ning，XUEHai—bin，eta1．Innuenc

2、esofvalleytopographyondefomationpmpeniesofasphaltconcretecorewalldam『J]．Hvdro．ScienceandEngineering，2016(4)：54—62．)河谷形状对沥青混凝土心墙坝变形特性的影响杨超，党发宁，薛海斌，任劫(西安理工大学岩土工程研究所，陕西西安710048)摘要：将河谷形状与堆石材料的力学特性联系起来，定义了河谷宽度系数、河谷边坡陡缓系数和河谷非对称系数等3个动态参数来描述河谷形状。利用新定义的河谷形状参数研究其对沥青混凝土心墙坝变形特性的影

3、响，结果表明：河谷宽度直接影响沥青混凝土心墙底部应力拱效应的强弱，河谷宽度系数越小，狭窄河谷地形导致的应力拱效应越明显，从而可能诱发心墙水力劈裂；河谷边坡的陡缓影响沥青混凝土心墙两侧拉应力的分布规律和量值大小，河谷边坡陡缓系数增大，沥青混凝土心墙左右两侧的拉应力区范围变小但量值增大；沥青混凝土心墙两侧的沉降差随河谷非对称系数的增大而明显增加，据此初步给出了区分河谷对称性的界限值；河谷形状对沥青混凝土心墙坝的三向位移均会产生一定约束作用，河谷宽度对坝体位移的影响最为显著。关键词：河谷形状参数；沥青混凝土心墙坝；变形特性；应力拱效应中

4、图分类号：TV641．4文献标志码：A文章编号：1009—640x(2016)04一0054—09随着我国水利水电建设事业的发展，在复杂地形条件下高山峡谷地区筑坝的关键技术，已经成为坝工建设中亟待研究的课题u3。沥青混凝土心墙坝是一种新兴的坝体结构，被国际大坝委员会认为是未来最高坝适宜的坝型旧。j。我国已建成的沥青混凝土心墙坝表现出了较好的运行效果，但它们都建在宽阔河谷中，在狭窄河谷地区修筑沥青混凝土心墙坝的工程经验相对较少H。5j。峡谷地区已建混凝土面板堆石坝的运行情况表明，河谷形状对混凝土面板堆石坝的应力变形特性影响明显帕。7

5、1。于玉贞等在原有河谷宽高比定义的基础上，研究了大坝几何特性对其力学特性的影响，认为河谷形态对大坝的受力特性影响显著¨o。沥青混凝土心墙坝与混凝土面板堆石坝都是以堆石体为主要支撑结构的土石坝，堆石体的受力变形对沥青混凝土心墙的变形特性影响明显，且沥青混凝土心墙墙体单薄并深埋于坝体内，出现问题时很难及时发现’9_⋯，沥青混凝土心墙对陡窄复杂河谷地形的适应性能目前尚无相关研究与报道。因此有必要对狭窄河谷、非对称河谷以及陡边坡条件下沥青混凝土心墙坝心墙的应力变形特性展开深入研究，促进特殊河谷地区高沥青混凝土心墙坝筑坝关键技术的研究和发展

6、。河谷形状量化参数研究河谷形状对沥青混凝土心墙坝受力变形特性的影响，首先应该对河谷形状进行分类。目前国内的相关文献和资料中对河谷形状的描述多采用拱坝设计中的宽高比⋯1。但河谷宽高比的定义只是一个模糊的概念，对于宽高比多大的河谷可以称为陡窄河谷，现有的宽高比定义不能进行量化描述。党发宁等从修建收稿日期：2015—07一17基金项目：水利部公益性行业科研专项基金资助项目(201501034—04)；陕西省科技统筹创新工程重点实验室项目(2014SZSl5一Z01)作者简介：杨超(1987一)，男，宁夏中卫人，博士研究生，主要从事岩土工

7、程数值计算方面的研究。E—mail：yckevin5．163．com第4期杨超，等：河谷形状对沥青混凝土心墙坝变形特性的影响55在陡、窄、非对称河谷中面板堆石坝的受力变形特点出发，给出了新的河谷形状量化参数m。13]，现简述如下。1．1河谷宽度系数当坝体在横河方向上没有发生平面应变时，堆石体内部容易形成应力拱效应；反之，则堆石体内部不易形成应力拱效应。河谷的宽窄与其绝对宽度数值关系不大，将堆石体在横河方向上是否发生平面应变时的坝轴线长度定义为临界河谷宽度K，由图1可知，临界河谷宽度K=(cot妒。+cot妒：)日，当河谷边坡平均坡

8、角小于堆石体外摩擦角时，妒为堆石体内摩擦角；当河谷边坡平均坡角大于堆石体外摩擦角时，9为河谷边坡平均坡角，Ⅳ为坝高L<^(h)肚(r【g妒1押却2)Ⅳ图1宽河谷与窄河谷Fig．1Widevalleyandnarmwvalle)定义坝轴线实际长度L与