白鹤滩拱坝谷幅变形预测及不同计算方法变形机制研究

中国已建成的特高拱坝如溪洛渡、锦屏一级等,在初期蓄水过程中均表现出了谷幅收缩的异常现象。而拱坝是高次超静定结构,对坝基变形尤其是不均匀变形非常敏感。从有效应力改变和岩体材料泡水弱化这一谷幅变形机制和边界施加位移这一计算手段出发,利用弹塑性有限元方法,计算并预测白鹤滩拱坝在初期蓄水过程中可能产生的谷幅变形,并分析了谷幅变形对大坝位移和应力的影响。结果表明:两种方法的计算结果相差很大;从有效应力改变和岩体材料弱化角度出发,白鹤滩拱坝两岸山体可能产生的最大谷幅收缩不大于40mm,且该谷幅变形不会很大程度上降低拱坝的整体稳定性,只是使坝体产生了新的应力集中区。而拱坝对施加边界位移具有很强的超载能力,但谷幅收缩对坝体应力的影响极小。对比发现,坝基不均匀变形是影响拱坝应力的关键因素。

谷幅收缩作用下特高拱坝真实变形特性及影响因素分析

为分析谷幅收缩作用下拱坝的真实变形特性,基于监测数据,采用有限元方法,反演得到了拱坝-地基模型边界位移分布,在此基础上,单独考虑谷幅收缩、坝面水压、温度、库盆水压等荷载作用,对拱坝蓄水运行期进行仿真计算,解析各单一因素影响下拱坝变形的变化规律,揭示各影响因素对大坝变形的影响权重。结果表明,在高水位下,谷幅变形、坝面水压、温度荷载、库盆水压对大坝径向变形的影响权重分别为43%、40%、16%、1%;在低水位下,谷幅变形、坝面水压、温度荷载、库盆水压对大坝径向变形的影响权重分别为63%、17%、19%、1%。在谷幅收缩作用下,低水位时坝体向上游变形最大。