胶凝砂砾石坝渗流场与应力场的耦合分析

发布时间：2022-12-10 18:09

　　胶凝砂砾石坝是20世纪70年代发展起来的一种新坝型,旨在为中小型水库大坝工程提供一种更为高效施工,安全可靠,经济环保的选择,目前国内外对其研究相对较少,尤其是在渗流特性与应力变形特性方面还存在一些有待深入研究的问题。因此,本文开展胶凝砂砾石坝正交异性渗流分析和渗流场与应力场的耦合分析具有一定的理论与现实意义。本文首先基于胶凝砂砾石坝成层碾压施工的特点,分析探讨了坝体正交异性渗透特性,概述了渗流的基本理论及有限元分析原理,并结合算例验证了利用ABAQUS软件进行胶凝砂砾石坝正交异性渗流场分析的可行性。然后,在胶凝砂砾石料的应力-应变特性分析的基础上选取了适合的本构模型,通过软件的二次开发,将邓肯-张模型引入到材料库中,使其可以满足胶凝砂砾石坝应力变形有限元分析的需要。其次,探讨了渗流场和应力场的耦合作用机理,建立了考虑两场相互作用下的数学模型。最后结合守口堡大坝实际工程更深入地揭示了胶凝砂砾石坝的渗流特性和应力变形特性,结果表明:（1）随着胶凝砂砾石材料水平渗透系数与竖直渗透系数比值的增大,坝体浸润线有降低的趋势,但主要体现在上游侧,坝体渗流量和坝后渗透坡降仍在增大,对坝体渗透稳定性不利... 

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 胶凝砂砾石坝的发展概况
    1.3 胶凝砂砾石坝研究概况
        1.3.1 胶凝砂砾石坝渗流特性研究概况
        1.3.2 胶凝砂砾石坝应力变形特性研究概况
        1.3.3 渗流场与应力场的耦合研究概况
    1.4 研究内容
    1.5 技术路线
2 考虑渗流正交异性的胶凝砂砾石坝渗流分析方法
    2.1 胶凝砂砾石坝的渗流特征
    2.2 渗流计算的基本原理
        2.2.1 达西定律
        2.2.2 渗流连续性方程
        2.2.3 定解条件
    2.3 渗流有限元计算原理
        2.3.1 渗流分析方法
        2.3.2 有限元法插值函数
        2.3.3 有限元法实施步骤
    2.4 基于ABAQUS的胶凝砂砾石坝渗流分析
        2.4.1 ABAQUS软件简介
        2.4.2 ABAQUS渗流计算的要点
    2.5 算例分析
    2.6 本章小结
3 胶凝砂砾石坝应力变形分析方法
    3.1 胶凝砂砾石材料的应力应变关系
    3.2 胶凝砂砾石材料本构模型
    3.3 基于ABAQUS的二次开发
    3.4 胶凝砂砾石坝施工及蓄水过程在ABAQUS中的模拟
        3.4.1 施工过程的模拟
        3.4.2 蓄水过程的模拟
    3.5 算例分析
    3.6 本章小结
4 胶凝砂砾石坝渗流与应力耦合分析方法
    4.1 渗流场与应力场的相互作用
        4.1.1 渗流场对应力场的影响
        4.1.2 应力场对渗流场的影响
    4.2 渗流场与应力场耦合的数学模型
    4.3 基于ABAQUS软件的耦合计算
        4.3.1 耦合的求解方法
        4.3.2 耦合分析在软件中实现的关键问题
    4.4 本章小结
5 应用实例
    5.1 工程概况
    5.2 考虑渗流正交异性的大坝渗流场三维有限元分析
        5.2.1 计算模型
        5.2.2 计算参数及计算工况
        5.2.3 计算结果分析
    5.3 基于耦合的大坝渗流场与应力场的三维有限元分析
        5.3.1 计算模型及参数
        5.3.2 位移计算结果分析
        5.3.3 应力计算结果分析
        5.3.4 渗流计算结果分析
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间主要研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]覆盖层地基上惠水胶凝砂砾石拦河坝防渗设计方案研究[J]. 苏乐香,彭汉诗,何蕴龙.  中国农村水利水电. 2019(09)
[2]胶凝砂砾石筑坝施工关键技术浅析[J]. 白文斌.  四川水利. 2019(04)
[3]渗流-应力耦合及降雨入渗作用下的边坡稳定性分析[J]. 蔡亚飞,綦春明.  南华大学学报(自然科学版). 2019(03)
[4]省水科院院长张守杰一行到中国水利水电科学研究院参加国家重点研发计划“新型胶结颗粒料坝建设关键技术”项目启动会暨实施方案论证会[J].   水利科学与寒区工程. 2018(11)
[5]胶结颗粒料坝筑坝理论探讨与实践进展[J]. 贾金生,郑璀莹,王月,冯炜,王莎.  中国科学:技术科学. 2018(10)
[6]坝壳砂砾石料渗透各向异性对渗流场影响的数值分析[J]. 孙语希.  黑龙江水利科技. 2018(07)
[7]胶凝砂砾石坝在中小型水利工程中的最新应用与实践[J]. 刘中伟,贾金生,冯炜,王月.  水利水电技术. 2018(05)
[8]ABAQUS渗流应力耦合分析中渗透荷载施加问题探讨[J]. 吕从聪,李宗利,李东奇.  长江科学院院报. 2018(05)
[9]胶凝砂砾石坝经济性研究[J]. 贾世锋.  水利技术监督. 2017(06)
[10]基于渗流与应力耦合的尾矿坝稳定性分析[J]. 曹进海,胡军.  矿业研究与开发. 2017(07)

博士论文
[1]胶凝砂砾石坝全过程质量控制及可靠度分析[D]. 王莎.中国水利水电科学研究院 2019
[2]胶结颗粒料筑坝材料性能研究[D]. 刘中伟.中国水利水电科学研究院 2018
[3]胶凝砂砾石坝结构设计研究与工程应用[D]. 杨会臣.中国水利水电科学研究院 2013

硕士论文
[1]大石涧水库工程有限元渗流分析[D]. 高甲.华北水利水电大学 2019
[2]胶凝砂砾石坝的动力反应特性研究[D]. 王睿星.西安理工大学 2018
[3]考虑多种影响因素的胶凝砂砾石坝强度安全性与剖面稳定性分析[D]. 王竞.武汉大学 2018
[4]基于ADINA的胶凝砂砾石坝的渗流分析[D]. 寇自洋.华北水利水电大学 2018
[5]胶凝砂砾石坝静动力应力变形特性有限元分析[D]. 闫菲.西安理工大学 2017
[6]基于胶凝砂砾石抗压强度下用水量与其它影响因素的关系研究[D]. 孙政卫.华北水利水电大学 2017
[7]胶凝砂砾石材料的筑坝型式研究[D]. 田青青.华北水利水电大学 2016
[8]基于流固耦合分析下分区土石坝优化研究[D]. 刘倬昀.西北农林科技大学 2015
[9]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[D]. 孙伟.太原理工大学 2015
[10]胶凝砂砾石坝结构设计研究[D]. 李秀文.三峡大学 2014



本文编号：3717264