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随着社会经济的不断发展和能源需求的日益扩大,我国水电事业迎来了一个前所未有的发展期。但由于受到建坝条件制约,可开发的装机大多位于西南等地质不稳定区域,因而选取一种可靠的坝型尤为重要。面板坝具有适应性好,抗震性强等优点,目前在新建和拟建的高坝中占有很大比例,但随着砂砾石和软岩等材料的上坝,如何更为合理的控制设计中遇到的应力变形问题对大坝能否安全运行具有至关重要的意义。 本文在研究面板砂砾石坝流变影响的基础上,进行坝体有限元静动力分析,总结出坝体在不同工况下的应力变形发展趋势。目前,在面板坝的静力有限元结构计算中,常用的本构模型有非线性弹性和弹塑性两种模型,它们对于坝高较低的情况可以得出较为合理的结论,但是随着我国高坝大库的建设,仍采用这种方法而忽略时间效应对坝体材料应力变形的影响,就可能导致结果部分失真。本次研究先结合已建的部分工程实例,证明流变效应影响的存在,然后阐述其产生原理,并在此基础上对比选出用于模拟砂砾石料流变的七参数模型,以及在有限元程序中实现的方法。 另外,本文结合面板砂砾石坝在地震作用下的动力反应特点,首先论述了几种较为成熟的砂砾石料和接触面动力模型,并研究了在实际分析中遇到的动水压力、坝基计算范围、地震波选取与输入以及接缝单元等关键问题,在此基础上采用基于等效线性粘弹性模型的分析方法输入ABAQUS软件进行有限元模拟。最后,依托位于强震区的黑泉面板砂砾石坝,模拟坝体在竣工期、蓄水期、蓄水运行两年后以及运行期遭遇8度设计地震时的应力变形,并最终分析总结出流变和地震作用对坝体变形分布规律的一般影响。 本文所论述的本构模型和有限元分析方法,可以为高面板砂砾石坝的流变效应研究和抗震设计提供必要的理论依据,所获取的分析成果对类似工程的设计运行具有一定的参考和应用价值。