钟胜奇任务书混凝土重力坝整体稳定性分析.doc

华北水利水电学院华 北 水 利 水 电 学 院毕 业 论 文 任 务 书论文题目：焦作市孤山湖水库坝址混凝土重力坝整体稳定性分析专 业 ： 工程力学 姓 名 ： 学 号 ： 指导教师 ： 设计期限： 年 月 日开始年 月 日结束土木与交通学院年 月 日一、 毕业论文的目的高等学校本科毕业生需要较好的掌握本门学科的基础理论、专门知识和基本技能；同时具有从事科学研究工作或担负专门技术工作的初步能力。本科毕业生通过课程学习和毕业论文（毕业设计或其他实践环节）来达到掌握知识和培养能力的目的。毕业论文是学生集中利用一定的时间，综合应用所学的理论知识在教师的指导下解决一些与工程实际相关的问题。学生在教师的指导下，独立查阅相关文献资料，了解理论知识在实际问题中的应用方法然后在自己利用所学的理论知识来解决类似的问题。以此较好的掌握本门学科的基础理论、专门知识和基本技能，培养从事科学研究工作或担负专门技术工作的初步能力。并且也能反映学生对所学知识的掌握程度和对教学工作的总体评价。二、 主要内容 重力坝因为其结构简单，工作可靠，一直是我国水利水电工程中采用的主要坝型，在水压力作用下它主要依靠坝体自重产生的抗滑力维持稳定，筑坝材料为混凝土或浆砌石，随着水利水电建设的蓬勃发展，近代大多数水利水电工程多采用混凝土重力坝。碾压混凝土重力坝是将土石坝的的碾压技术和混凝土坝的施工特点结合在一起的新型筑坝技术。库区位于山西台隆向华北平原的过渡地带，伴随着山西地台的强烈上升和平原的剧烈下降运动，地形切割强烈。库区一带表现为典型的中山特征。本区出露地层主要为一套浅海相沉积岩系，岩性主要为寒武系厚层，巨厚层状白云岩、灰质白云岩，奥陶系中厚层、厚层状灰岩夹泥质灰岩，局部残留石炭系铁铝质粘土岩、页岩和灰岩。孤山湖水库坝址位于孤山村北约1.5km处，大沙河近南北走向，在坝址区下游向东延伸呈一S型弯曲。两岸支沟不发育，仅在小滚水坝左岸有一较大支沟，宽2540m，走向北东，入口处与大沙河近直交。大沙河两岸均为高大雄厚山体，山顶高程450578m，两岸岸坡坡度均在50以上，且多处近直立。河底高程为340348m，河床比降1/1001.5/100，河谷呈狭窄的U型，二、三坝址间河底宽4080m。两岸阶地不发育，仅零星残留有二级阶地，二级阶地由上更新统（Q3）冲洪积物组成，零星分布于坝址区左右岸缓坡上，分布高程为350390m，高出现代河床2040m。左岸局部有崩积物，河床中漫滩有冲洪积物覆盖，由全新统（Q4）冲洪积物组成。坝址区两岸岸坡陡峻，沟谷两侧岩石裸露，风化轻微，在大沙河左岸局部有小范围崩塌体及不稳定体。如在小滚水坝下游左岸有孤立的危岩体，坡脚有脱落的崩塌体，但规模均不大。另外，坝址区地层主要为碳酸盐岩，右岸支沟中见有沿裂隙、小断层局部形成小的溶蚀洞穴，深度一般小于2m，连通性差。计算建模取某坝段进行，剖面如图1所示，坝高h=83.23m，上游坡面1:0.2，下游坡面1:0.8，坝基上游长度取1.5h，坝基下游长度取2h；坝顶长度1.5h，坝顶宽度9 m。上游水位为正常蓄水位401m，上游校核洪水位409.11m，下游正常水位352.65m，下游校核水位353.98m。具体材料为：（1） 大坝：坝体为混凝土材料，弹性模量E1=2.5GPa，泊松比为=0.160，密度为2600kg/m；（2） 坝基：岩土物理力学性质：项目岩性块体密度g/cm3弹性模量GPa泊松比岩体抗剪断强度砼与岩体抗剪断强度岩体抗剪强度允许承载力fc（MPa）fc（MPa）fMPa弱风化白云质灰岩2.7580.241.11.01.00.90.657微风化白云质灰岩2.8100.231.31.61.21.20.709备注：坝基与卵石摩擦系数f= 0.500.53。重力坝剖面计算示意图三、 重点研究问题本课题重点研究如何利用ANSYS软件对焦作市孤山湖水库坝址混凝土重力坝在校核洪水位工况下的应力和稳定分析，了解大坝在各种荷载的作用下的位移与应力状态，并校核该坝段的静力稳定性，对工程的进一步设计和施工提出合理化建议，确保工程能够安全经济地运行计和施工提出合理化建议，确保工程能够安全经济的运行。四、 主要研究方法本文主要采用通用的有限元计算软件ANSYS，对焦作市孤山湖水库坝址混凝土重力坝进行特定坝段的结构静力分析。参照有关设计原理和规范，来加强理论联系实际解决问题的能力。计算建模对该坝段进行，选取的地基范围足够大，四周和底部约束均采用滚轴支座，模型能充分反映基础不同部位的岩性变化和坝基主要结构面。计算采用弹性进行计算，对于平面坝单元采用PLANE42单元来模拟，坝体混凝土采用SOLID65单元来模拟；坝基采用SOLID45单元来模拟；屈服准则采用Drucker-Prager准则。该坝段的稳定评价准则依据规范，对计算得出的应力进行整理，判断该坝段是否稳定。在整体应力计算的基础上对岸坡坝段的侧向稳定进行细致分析计算，从而对整个大坝的稳定做出评价。五、 论