沥青混凝土 心墙坝 力学性能数值模拟研 究 王建祥 ，唐新 军 ，李晓庆 (新疆农业大学 水利 与土木工程学院 ，新疆 乌鲁木齐 830052-) 摘 要 ：针对新疆某沥青混凝土心墙堆石坝进行 了有限元数值模拟计 算 ，坝体主应力和心墙轴线主应力比的计算结 果表 明：堆石体坝壳大、小主应力最大值均出现在坝底部中轴线两侧；满蓄期上游坝壳的大、小主应力比竣工期小；随着坝高 的增加 ，沥青混凝土心墙的主应力比有增大趋势。根 据计 算结果对心墙 的水力劈裂进行 了判 别 ，结果表 明：心墙 竖 向应 力均大于水压力，沥青混凝土心墙不会发生水力劈裂。 关 键 词 ：沥青混凝土心墙坝 ；主应力 ；水力劈裂 ；有限元数值模拟 中图分类号 ：TV641．4 文献标识码 ：A doi：10．3969／j．issn．1000．1379．2012．05．046 SimulativeStudyOilM echanicalPropertiesofAsphaltConcreteCoreW allDam WANG Jian—xiang，TANG Xin-jun，LIXiao—qing (CollegeofHydraulicandCivilEngineering，XinjiangAgriculturalUniversity，Urumqi830052，China) Abstract：ThepaperhadsimulativecalculationonanasphaltconcretecorewalldaminXinjiangandanalyzedtheresultsofprincipalstressofdam bodyandprincipalstressratioofcorewallaxis．Theresultsshowthatthemaximum valueofmajorandminorprincipal stressofrock—filldam shell appearinthedambottomofbothsidesoftheaxis；themajorandminorprincipalstressoftheupstreamdamshelloffullstorageperiodaresmaller thanthatofcompletionperiod；with increasingtheheightofthedam，theasphaltconcretecorewallprincipalstressratiohasthetrendofincrease． Thehydraulicfracturingofcorewallisjudgedaccordingtothecalculatedresults．Theresultsshowthattheverticalstressofcorewallisgreaterthan waterpressure． Asphaltconcretecorewallwillnothappenhydraulicfracturing． Keywords：asphaltconcretecorewalldam ；principalstress；hydraulicfracturing；finiteelementnumerical simulation 沥青混凝 土心 墙堆石 坝是土 石坝 的主要 坝型之 一… 。大 坝 主体 由堆石 或砾石 组成 ，中间设沥 青混凝 土 防渗心墙 。J。 将沥青 、矿料与掺合料等按 比例配合 ，加热拌和均匀 ，经压 实或 浇筑等工艺成 型的沥青混凝 土具有 良好 的适应变形 能力 、抗 冲 刷能 力 、抗老化能力 、裂缝 自愈能力等 ，沥青混 凝土可 以在严 寒 条件下施 工 ，且整 个心墙 无须 设置 结构缝 。因此 ，沥青混 凝土 被广 泛应用 于水工 结构防渗体 ，特别是新 疆等寒冷地 区土 石坝 中的防渗 墙上 J。许 多学者 针对沥 青混凝 土心 墙坝施 工 过程 中出现的一些 问题进行 了研究 ，但在试验 和理论分析 方面 研究较少 。笔者对新疆 某 沥青混 凝土心 墙坝进 行有 限元数值 模拟计算 ，并对计算结 果进行 了分析 ，以期为 沥青}昆凝 土心墙 坝的设计和工程应用提供依据和参考。 1 工程概况 新疆某水库工程是具有灌溉、供水 、防洪等效益的综合利 用工程 ，水库大坝为沥青混凝土心墙堆石 坝。水库正常蓄水 位 1474Ill，对应库容 2100万 m ，拦河 坝坝高 66in，设计灌溉 面 积 1．35万 hm ，担负着下 游石油 和工业 园区 1110．85万 in／a · 】34 · 的供水任务 ，该 水库 工程 为 Ⅲ等 中 型工 程。上游 坝 面坡 比为 1：2．25，下游坝面坡 比为 1：2．00。沥青混凝土心墙坝 以坝料强 度 、渗透性 、压缩性 、施工 方便和 经济合 理等 为原则 进行分 区， 除沥青混凝土心墙外 ，还有坝壳料区、过渡料区、上游 围堰 、排 水料 区。 2 本构模型及材料参数 沥青混凝土心墙、沙砾石坝是大坝的主体部分，其应力应 变关 系模 拟 的合 理性 直 接关 系到 坝 体工 作 性 状评 估 的 准 确 性 J。大量研究表 明沥青混凝 土心 墙材料 和沙 砾石 坝料 的应 力应变关 系表现 出明显 的非线性 ，本构模型可 以采用邓肯 一张 模型，也可以采用南水模型。研究发现，邓肯 一张模型与南水 模 型相 比 ，邓肯 一张模型计算 的变形偏大 ，基于安全 考虑 ，笔者

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