层和过渡层材料参数视 为一致 ，堆石 区材料 单独分 区 ，参 数单 独选取 ，具体 参数见表 1。另外 ，垫层 、过渡层 受压时法 向劲度 系数 为 500MPa／m，受拉时法 向劲度系数为 1kPa／m，切向劲 度 参数为 5000；主堆石区材料水平渗透 系数 、垂 直渗透系数均 为 1×10～m／s，材料试验参数 K =1600。面板 垫层 料重 度为 25 kN／m ，弹性模量为 2．8GPa，剪切模量为 11．9966GPa，渗透 系 数为 1×10一m／s，凝聚力为 0。 表 1 材料参数 注 ：Kl，为体积模量；In为体积模量指数 ；n为切 向劲度指数； 为破坏 比； 为摩擦角；C为凝聚力；△ 摩擦角随小主应力减小系数。 4 土石坝应力变形计算 对 图 1所 示堆石坝 的二维模 型采用 6节点三角形 单元进 行网格剖分 ，见图 2。根据新建堆石坝 的实 际工作状况 ，对堆石 坝填筑竣工期、蓄水至正常水位两种工况进行分析计算。 图 2 计算网格 剖分 4．1 工 况 一 在 自重荷载作用下坝体发生垂 直位移和水平位移 ，竖 向位 移最大值为4．67cm，发生在堆石坝坝体内部 1／2坝高(令坝高 为 )处 ，除去上游面板和垫层料外 ，堆石坝 的垂直位移等值线 綦本 对称 。在不 同的交 界面 上，位移不 连续 。在 自重荷 载下 ， 坝体的最 大负 向水平位移为 一0．478m，发生 在副坝下游侧 (3／ 5～4／3)H范围内；最大正向水平位移为 0．359cm，发生在坝 的 下游侧(1／5—2／5)H范 围内。 竣工期最大主应力等值 线见 图 3。由图 3可知 ，竣 工期 的 最大主应力 为垂 向压应 力 ，大小为 297．0lkPa，坝 体 的垂直 应 力大体接 近于上覆土石 的 自重应力 ，随着 坝体 的不断升 高 ，坝 体主应力 也随之增加 ，但 主应力 比变化不大 ，可以视为常数 。 图3 竣工期最大主应力(单位：kPa) 4．2 工 况 二 蓄水至正常水位时竖向位移最大值为4．67cm，发生在坝 体中部距 坝顶 0．5H附近 ，除上游面板 和垫层料外 ，堆石坝 的垂 直位移等值线基本对称。另外堆石坝上游坝脚处压重体有一 定程度的沉降变形 。和工况一相比 ，堆石坝各 部位 的竖 向位移 值基本未变 ，即蓄水对坝体 的竖 向位移影 响不 大。水平位移负 · 234 · 向最大值为 0．474cm，发 生在堆石 坝体的下游 坝坡 上 ，位 置在 0．75H处 ，指向上游侧 ，蓄水期坝体 发生 自中轴线 向两边 的顺河 向水平位移 ；蓄水前后水 平位移 变化不 大 ，蓄水后 坝体上 游侧 的负 向位移略有减小 ，最大值由 0．408cm下 降为 0．404Cln，坝 体下游侧的位 移略有增加 ，说明蓄水对混凝土面板堆 石坝的水 平位移基本无 影响。水平位移正 向最大值为0．437Cnl。 分析蓄水至正 常水位时最大 主应 力等 值线 可知 ，蕾水至正 常水位时主应力最大值为 297．09kPa，和竣 工期相 比基本无变 化。坝体的垂直应力大体接近于 覆土石 的 自重应力 ，随着坝 体的不断升高 ，坝体主应力也随之增 加 ，但 主应力 比变化 不大， 可以视为常数。 蓄水期面板 的挠 曲方 向大致平行于法线方 向，随库水 位的 升高 ，面板挠度增大 ，在最 后蓄水 阶段 ，面板挠 度显 著增大 ，面 板大部分区域在顺坡 向、坝轴 向都处 于受压状 态 ，在周边 出现 单 向或双向受拉状态 。周边 缝一旦 张开 ，法 向错动 多向坝 内， 堆石体的流变变形 一般在满 蓄期 已经完成 ，以后 随时间会 有一 定的发展 ，在整个施工期 和蓄水 期 ，堆石体 都会 出现一定 程度 的流变。蓄水至正常水位 162m时 ，面板的最大挠度 发生_在 游坝坡和堆石体的交界处 ，面板沿法向的最大挠度为 0．71c 正常蓄水期 至校核洪 水位 165．47m时 ，面板 沿法向 的最 大挠 度为 1．03cm，发生在上游坝坡和堆石体的交界处。 由于面板下覆 防渗 土工膜 ，运行 期渗流主要集 中在坝体以 下透水性较强的岩基上 ，因此计 算断 面处 的岩 基渗 透性较弱 ， 其单宽渗流量计算值为4．99×10 m／(s·m)。 5 结 论 (1)竣工期和蓄水期坝体 2H／3以下范围均发生 自中轴线 向两侧的顺河向水 平位移 ；蓄水 前后水 平位移 变化 不大 ，蓄水 后坝体上游侧的负向位 移略有减小 ，坝体下游侧 的位 移略有增 加 ，说 明蓄水对混凝土面板堆石坝的水平位移影 响较小 。 (2)坝体在竣工期和正常蓄水期应力总体_lI：较小，两种工 况下大主应力最大值 分别 为 297．ol、297．09kPa，表 明大 坝的 稳定性 良好。蓄水 完成后 面板 的挠度不是 很大 ，蓄水 至正常水 位 162．0m时 ，面板沿法向的最 大挠度 为 0．71cm；蓄水 至校核 洪水位 165．47m时 ，面板 沿法 向的最 大挠度 为 1．03cm，两种 工况下面板的最大挠度均 发生在上 游坝坡 和堆石 压重体 的交 界处 。(3)在设计水位条件下 ，渗流水 头损失主要集 中在面 板趾 端及灌浆帷幕附近，由于基岩的渗透系数较小 ，因此面板堆石 坝 的渗流量较小 ，单宽渗流量为 4．99X10 m／(S·m)。 参考文献 ： [1] 蒋 国澄 ，傅志安，风家骥．混凝土面板坝工程[M]武汉 ：湖北科学技术 出版 社，1997． [2] 刘秋生 ，赵华 ，刘志远．堆石料湿 化软化 特性 及计 算模 型研究 [J]人 民黄 河 ，2009，31(8)：82—83． [3] 沈珠江 ，赵魁芝 ．堆 石 坝流 变变 形的 反馈 分析 [J]．水利 学

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