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1、地基条件对重力坝坝体应力的影响赵代深郑玉砚(天津大学)地基条件,对重力坝坝体应力有较大的影产状进行渗流计算将是非常困难的需要适当,。。,响对这一问题的分析研究至今还是不够的简化当节理裂隙比较发育时可近似按多孔,。,目前在重力坝设计中仍主要采用比较简单的性介质计算根据节理裂隙发育情况可假定材。。料力学方法这种方法既不考虑地基的作岩体是均匀的或正交异性的,,,用也不考虑坝踵和坝趾的应力集中结果算假定渗流符合达西定律则运动基本方程,3出的坝体应力在1/坝高范围内与实际情况为。,,.有较大出入为此本文对岩基上
2、的重力坝9/一gH、.gH止七了.‘八,,一0采用平面有限元法计算分析了地基条件对坝体万万火万王夕十9刁g扮‘百歹)。应力的影响所考虑的地基条件包括地基渗(1)、、。二、,流地基自重地基刚度和坝踵裂缝开展计式中KK分别为x方向和g方向的渗透系。。算计算实例,分析系结合一项生产任务进行的数H为势头函数对于第一类(势头值已,。Z网格布置如图1,坝高n米所示计算时坝知)和第二类(不透水边界)边界条件相应,。体作为平面应力问题地基作为平面应变问题的泛函为K,’,’+K‘xa,卜{{音I(翻(等)」(2)卜
3、习卜入N卜、假定单元(三角形)势头函数为线性函数刃曰=a,“:x+a3枷H+y(3)刁川为“:、“:、“:叼田田式中为与结点势头值和结点坐标圃。,夕有关的系数根据变分原理经演算后可以得侧不出渗流场的总体方程〔h]{H}=0(4)日,:、:。r式中{H}=〔HH⋯⋯H〕为渗流场结点、,.:一地基渗流对坝体势头值矩阵〔h〕中的任意元素气为应力的影响:hr一艺h(5),在重力坝有限元计算或结构模型试验中,,二,,,erc:一般都假定地基不透水沿上游库底施加水库h:一(Kbb+二)(6)。,责水压力但地基岩体
4、通常都存在节理裂隙透.,,因此,式中解为任意单元e的元素值m为渗流场水性是较强的在计算中按地基渗流力。,d考虑才比较合适中具有相同脚标(rS)的元素个数为单元。、、,‘岩体中节理裂隙的产状、连通面积设单元结点号为玄J仇则b=功(裂隙开度、,一封。,b,=y百‘,=y‘一对r,c‘=,情况充坟情况等)非常复杂严格按照实际一蛛一x+__,‘,=一x‘JJ一丸c,=一九+x气+x,ogp1P,=一一布二叮~以不肠封。d一6图2是由计算得出的地基渗流等势线图拼协x[c.y、‘,c八与〕{P}计算时假定防渗帷幕
5、深达不透水层其渗透系。p}[‘p.,,数为地基岩体的1/100式中{一p〕为单元结点渗压值图3中实线是由计算得出的在地基渗流体,积力作用下坝体应力的分布情况虚线是假定地基不透水沿上游库底施加水库水压力时的应,、。,力情况详见表12由比较可以看出后者、,给出过大的坝踵坝趾应力特别是过大的坝。踵拉应力.24),解线性方程组(可求出结点势头值,于{H}是可求出渗流场结点的渗压值{p}=地基渗流:、:。,,,〔pP⋯⋯p〕其中任意元素p为Pr。,r7)=下(H一甘)(—,,r,式中人为水的容重H为点的势头值从
6、。为自基准面到该点的竖直距离:假定单元渗压函数是线性函数a:a:x+asP‘+夕(8)、,则单元单位面积的渗流体积力几f为f.二一刁p/奴(9)f,=一gP/刁g.3,假定单元体积力平均分配给三个结点则2,,沿不由图可以看出防渗帷幕上游透作用于单元结点的等效结点力为,___.不透水岩体的变形_1「「gpJJ1水边界承受很大的水压力’一“孟=一,,计巧了JJ忑万昭百也是不宜忽略的所以今后计算时算范围、、.,。x〔‘b,4b帐〕{P}(10)应包括相当一部分不透水岩体如图所示1口,(吨2)表/米点号123
7、4567891011A一A库底水盆368。50。2一6。O一9.2一9。4一仓。2一6。0一O。43。214。。。。。。。。。一。地基诊流25382806一15一26一33一31一O勺0348截面。。。。。。。。。库底水重753717一12一34一37一1600663。一.。。一。地基诊流19】一。一一O02一09一l3一O8一0424{2(:狡吨/米)1678910一。一。。。。。AA库底水重2815843507一15一29一43一65一11一15。。。。。。。。。。。地蓦渗流05232924l60
8、8一004一10一16一3542截面一。。。。。.。.。BB库底水重5465634722一05一35一56一78。。。。。一.。.地羞沙该091315151104一09一2O一33截面一2农3AA截面吩(吨/米)点号不一。。。。。。。一401一341一281一19!一0711126!一.5进水层),什化)特别是当裕要计算包括地基在内的坝体奋佃广一一算.,,边稳定时地基自重就是一项必须考虑的荷载不透水层界,但不是跟其它荷载同时施加而是将地基自重。,应力作为
