胶凝砂砾石坝结构设计研究

胶凝砂砾石坝结构设计研究
胶凝砂砾石坝是一种体型介于土石坝和重力坝之间的新坝型。

相较于堆石坝其工程量显著减少，抗冲刷能力强；相较于碾压混凝土坝其水泥用量大大节省，显著降低造价，骨料、配合比、温控和地基要求大为降低。

本文根据胶凝砂砾石坝结构设计特点，基于摩尔-库伦准则研究胶凝砂砾石材料本构关系，采用规划求解计算三轴试验胶凝砂砾石材料强度指标。

运用大型有限元软件ADINA对胶凝砂砾石坝进行二维、三维计算分析，主要有静力计算、动力计算、考虑渗流作用的应力计算等；采用岩土软件Geo-studio 对不同防渗措施进行渗流计算分析。

采用应力水平标准评价胶凝砂砾石坝的抗剪能力，采用点安全系数法计算建基面抗滑稳定情况，基于可靠度理论对胶凝砂砾石坝的稳定性进行评价。

主要完成了以下工作：⑴对三峡大学胶凝砂砾石材料单轴试验结果进行分析，得到筑坝材料的主要力学指标。

结合三轴试验结果，推导了胶凝砂砾石材料的本构关系。

⑵选用试验中力学性能良好的材料作为筑坝材料进行结构设计，并结合等高程的重力坝对比分析了两种坝型在不同水位荷载作用时的应力分布情况。

分别采用应力水平、点安全系数法、可靠度理论分析了不同水荷载下等高程胶凝砂砾石坝和重力坝的抗剪、抗滑稳定情况。

设计空库、满库两种工况，研究了分层地基时胶凝砂砾石坝对不同地基弹性模量的适应性。

⑶分别采用钢筋混凝土面板、复合土工膜、高强度胶凝砂砾石材料做胶凝砂砾石坝上游防渗层，对比防渗效果，并根据考虑渗流作用的应力计算结果分析了采用不同防渗体的胶凝砂砾石坝应力水平。

⑷研究不同坡比设计时胶凝砂砾石坝的应力应变、应力水平情况，对胶凝砂砾石坝的体型进行研究。

结合守口堡工程实例，通过三维建模计算分析了该胶凝砂砾石坝的渗流、应力应变、超载破坏等情况。