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    188宝金博页面版: 库底非饱和淤砂层对高拱坝地震反应的影响

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    第 !" 卷第 ! 期%&’(!" )&(!! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水 利 水 电 科 技 进 展!##" 年 $ 月*>;( !##"*+,-./01 2. 3/20./0 -.+ 40/5.&’&6!7 &8 9-:0; <01&=;/01基金项目 ： 国家自 然科学基金资助项目 （?#@#A##?）；北京市教委科技发展项目 （BC!##@D###?#D"）作者简介： 王进廷 （DA"@ —），男，山西柳林人，副教授，博士，从事水工结构抗震研究。 EFG-2’： H-.6I:J:12.65=-( 0+=( /.库底非饱和淤砂层对高拱坝地震反应的影响王进廷D，唐庆!，杜修力!（D ( 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室 （筹），北京D###K$；!( 北京工业大学工程抗震与结构诊治实验室，北京D###!!）摘要： 采用 时域显式有限元方法， 将库底非饱和淤砂层近似模拟为不同 于库水的流体介质。 以小湾拱坝为例， 分析可压缩库水条件下库底非饱和淤砂层对高拱坝地震反应的影响。 计算结果表明 非饱和淤砂层的存在有可能使得坝体地震响应增加。关键词： 拱坝 可压缩库水 地基系 统； 非饱和淤砂层； 时域显式有限元； 地震反应文献标识码： *中图分类号： 4%@D!文章编号：D##L!"L$" （!##"）#!!##!!!#$!""#$% &" ’()*%’+*%#, )#,-.#(% /*0#+ &( )#-).-$ +#)1&()#) &" 2-32 *+$2 ,*.)449*)M N2.F:2.6D， 4*)M O2.6!， PQ R2=F’2!（D ! "#$#% &%’ ($)*+$#*+’ *,-’.+*/01%20% $2. 32412%%+124， 5/12467$ 8219%+/1#’， :%1;124 D###K$， <612$； !! :%1;124 ($)*+$#*+’ *,3$+#6=7$>% 32412%%+124 $2. "#+70#7+$? @%#+*,1#， :%1;124 8219%+/1#’ *,5%062*?*4’， :%1;124 D###!!， <612$）56)%+*$%： 92:5 :50 R2-&H-. *;/5 P-G :-S0. -1 -. 0T-G>’0， :50 =.1-:=;-:0+ 10+2G0.: ’-70; -: :50 U&::&G &8 :50 ;010;,&2; H-112G=’-:0+ -1 :50 8’=2+ G0+2=G， H52/5 H-1 +2880;0.: 8;&G :50 ;010;,&2; H-:0;， -.+ :50 :2G0F+&G-2. 0T>’2/2: 82.2:0 0’0G0.: G0:5&+H-1 =10+ 8&; -.-’7121 &8 :50 0880/: &8 :50 =.1-:=;-:0+ 10+2G0.: ’-70; &. 1021G2/ ;01>&.101 &8 :50 +-G =.+0; :50 /&.+2:2&. &8/&G>;0112U’0 ;010;,&2; H-:0;( 450 ;01=’: 15&H1 :5-: :50 =.1-:=;-:0+ 10+2G0.: ’-70; G-7 ’0-+ :& :50 2./;0-10 &8 +7.-G2/ 1021G2/;01>&.101 &8 :50 +-G(7#0 8&+,)： -;/5 +-GF/&G>;0112U’0 ;010;,&2; H-:0;F8&=.+-:2&. 171:0G； =.1-:=;-:0+ 10+2G0.:； :2G0F+&G-2. 0T>’2/2: 82.2:0 0’0G0.:；1021G2/ ;01>&.10水库运行一段时间以后， 库底会有大量的淤砂沉积。 由于淤砂层的特性不同于库水，将使得坝体库水 地基系统的自振特性发生变化，影响坝体的地震反应，进而影响到大坝的抗震安全性。 这一问题对我国多泥沙河流尤显重要。 例如， 小湾拱坝 （高!A!G）和溪洛渡拱坝 （高 !"KG），预计在运行 @# 年后坝前淤砂厚度将分别达到 "#G 和 A#G，运行 ?# 年后坝前淤砂厚度都将超过 D##G。 因此，研究库底淤砂层对高拱坝地震反应的影响， 具有重要的工程参考价值。目前有关淤砂层对坝体动力反应影响的研究成果主要是针对重力坝［D］， 而对于拱坝的研究较少。V5-.6 W5=F5-. 等［!］分析了淤砂层对响洪甸拱坝 库水动力反应的影响。 在文献 ［@］中作者将库底饱和淤砂层模拟为重流体层 （密度和体积模量均大于库水密度和体积模量）， 以小湾拱坝为例， 分析研究了饱和淤砂层对高拱坝地震反应的影响。 与饱和淤砂层相比，非饱和淤砂层中由于少量气体的存在，其孔隙流体体积模量要小得多， 因此本文将进一步考虑库底非饱和淤砂层的情况， 以全面了解淤砂层对高拱坝地震反应的影响。 仍以小湾拱坝为例， 非饱和淤砂层近似用密度和体积模量均小于库水的流体介质模拟，系统地分析不同非饱和淤砂层厚度时坝体地震反应的变化情况。9淤砂层模型非饱和淤砂层由固体骨架、 孔隙水和少量气体组成，本文中近似用流体介质对其进行模拟，与文献［@］的计算模型相同。 坝体和地基模拟为固体介质，库水和淤砂层模拟为流体介质， 采用时域显式有限元方法进行计算分析［$］。 模拟为流体时， 非饱和淤砂层的密度!A和体积模量 &A根据下式确定：!A B（D C 2）!1 D 2!’D&AB 2D（D）&’D（D C 2）D31（!）式中：!1和!’为非饱和淤砂层固体骨架和孔隙水密?!!?水利水电科技进展， !##"， !" （ !）5%?： #!?!K@"KL@@?3EF$1?： ;GJ 667 ! %.7 ! 026##H： II>>) ! 667 ! %.7 ! 02

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