软岩堆石坝三维有限元变形分析.pdf

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1、2015年第4期黑龙江水利科技NO．4．20l5(第43卷)HeilongjiangScienceandTechnologyofWaterConservancy(T0talNo．43)文章编号：1007—7596(2015)04—0013—03软岩堆石坝三维有限元变形分析汪涛(吉林省水利水电勘测设计研究院，长春130021)摘要：文章南乌江六级水电站位于老挝人民民主共和国丰沙里省境内，为南乌江七级开发方案的第六级。坝址位于南乌江右岸支流南艾河(NamNgay)河口下游约1km～南龙河(NamLong)河口间长约3km的河段内，距下游的哈洒(HatXa)渡口约3．7km。以南乌江六级水电站为分

2、析对象，对坝体在各种工况下进行了非线性变形计算，分析了坝体在相应工况下的变形性状，说明软岩堆石料用于该坝是可行的。关键词：水电站；软岩堆石坝；E—B模型；变形分析中图分类号：TV641．4文献标识码：B1工程概况50a一遇洪水设计c南乌江六级水电站位于老挝人民民主共和国丰li：盛落in‰，m0曩蛳冁雌一随皇舯沙里省境内，为南乌江七级开发方案的第六级。坝2搿，，一，M■．●彝摊翱■{器、、·a址位于南乌江右岸支流南艾河(NamNgay)河口下游／㈣一-u、一、约1km～南龙河(NamLong)河口间长约3km的河謦謦I一—rI_l，段内，距下游的哈洒(HatXa)渡口约3．7km。电站主要建筑

3、物包括：堆石坝、引水隧洞、地面图1坝体最大剖面图厂房、溢洪道、导流兼泄洪洞、导流兼泄洪放空洞等。2计算模型电站装机容量l80MW，保证出力72．8MW，多年平均发电量7．39亿kW·h。电站采用堤坝式开发，以根据工程的实际情况和计算要求，建立以下计算模型：发电为主，坝址部位多年平均径流量161m／s，水库死水位495m，正常蓄水位510ITI，相应库容4．09×x轴为顺河向，向下游为正。上游边界为从上10m，调节库容1．99×10ITI，具有季调节性能。其游坝脚向上游方向50m，下游边界为从下游坝趾向中：堆石坝坝顶长352m，坝顶高程515In，最低建基下游方向取5Om。面高程427m，最大

4、坝高881TI；坝顶宽度为8In，上下Y轴为坝轴线向(横河向)，向左岸为正。计算游坝坡坡度均为1：1．6，下游坝坡在高程458m设置边界取左右岸坝肩各50m。一条马道，马道宽3nl。坝体最大剖面图见图1。z轴为竖直向，向上方为正。计算边界向下一电站为二等大(2)型工程，主要建筑物(挡水、泄般截取至坝基以下0．5—1倍坝高，本计算取50m洪和引水发电建筑物)级别为2级，次要建筑物级别(最大坝高88m)；向上按实际地形。为3级，临时建筑物级别为4级。本工程的壅水及对上述计算域进行网格剖分，得到有限元计算泄洪建筑物按500a一遇洪水设计，按入库可能最大网格。坝体网格以空间六面体等参单元为主，在坝洪

5、水(PMF)校核；引水发电建筑物按100a一遇洪水建基面等某些部位适当填充空间五面体等参单元，设计，500a一遇洪水校核；泄洪消能防冲建筑物按以更好地适应大坝建基面几何形状的剧烈变化。整[收稿日期]2014一l0—31[作者简介]汪涛(1986一)，男，湖北京山人，助G_x．-程师，硕士研究生，从事水利水电工程设计工作。一13—2015年第4期黑龙江水利科技No．4．20l5(第43卷)HeilongjiangScienceandTechnologyofWaterConservancy(TotalNo．43)个计算区域共剖分结点15228个，单元13397个，有表1静力计算工况限元网格见图2

6、。计算工况备注工况一施工期工况二正常蓄水位(V510m)工况三校核洪水位(v511．89m)三维有限元计算中坝体材料本构关系采用邓肯张E—B本构模型，坝基岩体采用弹性本构模型，考虑到坝体材料较软，根据经验，对常规实验参数建议图2三维有限元计算网格值进行了适当的降低。各种堆石料的邓肯E—B模型计算参数根据工程类比及经验值确定如表23静力计算工况和材料参数所示。静力计算选取表1中的3个典型工况进行计算。表2三维静力有限元计算参数位移呈向下游移动的趋势，最大位移为26．4cm，发4坝体变形分析生在坝体中下部靠近下游坝面附近。顺河向的水平经计算，得各种工况下坝体顺河向与竖向最大位移等值线图沿坝轴线近

7、似呈对称分布。位移如表3所示。水平位移以指向下游为正，指向上游为负；竖向位移以向上为正，向下为负；坝轴线方向水平位移以—～指向左岸为正，指向右岸为负；应力以压应力为正，⋯-nT拉应力为负。表3最大剖面在各工况下的最大位移值图3最大剖面施工期沉降等值线图最大剖面在上述3种工况下的位移等值线图如图3、图4所示。图4最大剖面施工期水平位移等值线图图3、图4分别为填筑到坝顶高程时最大剖面的图5、图6分别为蓄水至正常水