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    文档格式：PDF | 页数：4 | 浏览次数：346 | 上传日期：2013-10-14 12:48:35 | 文档星级：
    第 25 卷第 4 期Vol.25 No.4═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═水 利 水 电 科 技 进 展2005 年 8 月Aug. 2005Advances in Science and Technolog═y of Water Resources作者简介： 岑威钧 （1977 —），男，浙江慈溪人，博士研究生，从事土石坝工程数值分析.面板堆石坝有限元仿真计算及参数敏感性研究岑威钧，朱岳明，罗平平（河海大学水利水电工程学院，江苏 南京210098）摘要： 回顾了面板堆石坝仿真计算中各类材料的本构模型. 结合某抽水蓄能电站混凝土面板堆石坝，运用三维非线性有限单元法对其进行了坝体施工和库水蓄降的仿真模拟计算，预测了各时期坝体和防渗体系的变形和应力 . 并对计算模型的主要参数进行了敏感性分析， 其中参数 K， Rf和φ0对坝体位移有较大影响.关键词： 面板堆石坝；非线性有限元； E-B 模型；参数敏感性中图分类号： TV641 .4+3文献标识码： A文章编号：1006-7647 （2005）04-0016-03FEM simulation of concrete face rockfill dams and their parameter sensitivity study//CEN Wei-jun， ZHU Yue-ming， LUOPing-ping （ College ofWater Conservancy and Hydropower Engineering， Hohai University， Nanjing 210098， China）Abstract： The 3-D FEM was applied to simulation of the construction process and reservoir water-level variation of a concrete facerockfill dam （CFRD） at a pumped-storage power station. The stress distribution and deformation of the dam body and the seepagecontrol system in different stages were predicted. The sensitivity analysis of main parameters of the E-B model shows that theparameters K， Rfandφ0have considerable effects on dam displacement.Key words： CFRD； nonlinear FEM； E-B model； parameter sensitivity自 20 世纪 60 年代以来，随着岩土力学、 土工试验技术与施工碾压设备的发展以及面板接缝的止水设施改进等，混凝土面板堆石坝得到了迅速发展. 目前，面板堆石坝作为主要坝型在我国已呈大规模推广趋势，因此，有必要采用先进合理的数值方法， 对混凝土面板堆石坝进行三维仿真模拟分析研究， 以提高混凝土面板堆石坝的设计水平.1材料本构模型1.1堆石料本构模型堆石料 （或砂卵石料）的变形不仅随荷载大小变化，而且还与加载的应力路径有关，应力应变关系呈明显的非线性. 进一步对变形机理研究表明，其应力应变关系除非线性以外，还具有压硬性、剪胀性和各向异性等. 目前，堆石料常用本构模型主要有弹性非线性模型和弹塑性模型两大类. 弹性非线性模型只能反映堆石料的非线性和压硬性， 主要有邓肯双曲线模型、 内勒 K-G 模型等. 这些模型最初是针对土、砂等材料在常规三轴试验基础上提出的， 仅适用于二维分析计算. 其中邓肯 E-B 模型［1］因使用简便，参数确定经验丰富，且计算结果与实测较为符合，在工程界得到了较为普遍的应用 . 在三维计算中应对原模型做修正［2］， 以平均主应力 p 代替原模型中的σ 3，以广义剪应力 q 代替原模型中的σ 1-σ 3，借此考虑中主应力σ 2的影响. 修正的 E-B 模型切线弹性模量和切线体积模量由式 （1）计算［2］.Et = Kpapp ( )an1 - Rfqq(m)f2Bt = Kbpapp ( )a{（1）弹塑性模型除反映堆石料的非线性和压硬性外，还能反映剪胀性和各向异性，以双屈服面模型应用为多，其中最有影响的当属沈珠江模型，该模型由椭圆函数和幂函数组成，如式 （2）所示.f1 = p2+ r2q2f2 =qsp（2）1.2接触面模型由于面板与垫层之间材料性能相差悬殊， 因此两者之间往往设置接触面，以反映两者的相互作用 .接触面本构关系有弹性双曲模型、弹塑性模型、刚塑性模型及黏弹塑性模型. 单元形式有薄层单元和无厚度单元两种 . 在实际应用中以 Desai 薄层单元和Goodman 无厚度单元应用最广， 其切向劲度均由式?61?水利水电科技进展，2005，25 （4）Tel：025-83786335E-mail： jz@ hhu . edu . cnhttp： //kkb . hhu . edu . cn

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