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1、N r X 1 f W 0)若层面的法向应力Rz 为0 Z T由强度储备有限元法计算分析, 可得各个K R情况下坝体碾压混凝土层面和坝基面的破坏情况, 如图5所示. 在设计情况下, 即强度储备系数K R= 1. 0时, 坝踵区很小范围 (一排单元, 远未损伤帷幕) 的建基面有拉裂破坏, 其余部位仍处于弹性状态, 如图5(a) 所示原型观测资料表明, 由于坝基岩体内部节理裂隙的存在, 其受拉张开松弛, 导致坝踵区拉应力向深部转移, 实际上坝踵区坝体的拉应力及拉裂破坏是不存在的. 随着KR的增大,当KR= 1.94时,首先在 72.0m高程平台附近的5#层面x= 96. 0m处开始压剪破坏,此时坝
2、体达到准弹性临界状态. 尔后4#层面x= 96.0m处也开始破坏, 并向上、下游方向发展, 建基面和RCC底层面的屈服均由坝的上、下游侧开始向中间发展. 由于混凝土为脆性材料, 其剪切屈服后77第25卷第1期 任旭华等碾压混凝土重力坝失稳破坏机理初探m 4 强度迅速降至残余强度, 因此屈服扩展速率较快, 当K R= 2.38时, 5# 层面屈服面基本贯通,大坝达到极限承载状态, 发生整体失稳. 图6给出了强度储备系数KR与代表性层面的屈服率P l (剪切屈服长度ls与层面总长度l0之比ls/l0) 的关系曲线, 由于单元尺划分的局限性和材料剪切破坏的脆性特性, 上述曲线表现为不规划的阶梯状.
3、当单元尺寸足够小时, 这些曲线将变得光滑.需要指出的是, 碾压混凝土坝可能的失稳方式表现为沿层面的剪切滑移. 失稳破坏的控制点及扩展过程与坝体断面的形状及强度特性有关. 有平台的断面由于平台附近剪应力较大而垂直应力较小, 因而首先屈服成为破坏的控制层, 笔者曾作过比较研究, 在同样的强度指标情况下, 若没有下游平台而为三角形断面, 则临界屈服点在建基面的坝趾处, 层面的渐进破坏过程与建基面类似, 为坝趾处开始压剪破坏, 向并上游发展, 这与文献 1 的分析结果一致.78 河 海 大 学 学 报 1997年1月m 6 % ! K R y q 1 w L79第25卷第1期 任旭华等碾压混凝土重力坝
4、失稳破坏机理初探4 碾压混凝土重力坝的失稳方式表现为沿层面 (包括建基面) 的剪切滑移, 一般由下游坝趾向上游扩展, 有时也表现为上、下游向中间发展, 这主要取决于大坝的几何形状以及材料的强度特性. 本文仅是对碾压混凝土重力坝失稳破坏机理的初步探讨, 诸如施工过程, 温度荷载, 强度特性的变异性等诸多因素尚未计入, 实际工程中问题还会变得更加复杂, 这一切都得作进一步深入的研究. I D1段亚辉, 赖国伟, 碾压混凝土重力坝失稳破坏机理的初步分析. 水利学报, 1995(5): 55592潘家铮. 重力坝设计. 北京: 水利电力出版社, 1987. 413415PreliminarilyStu
5、dyon Failure Mechanism of RCC GravityDamsRen XuhuaXia SongyouZhang Shiqiang(College of water conservancy and Hydrop ower Eng ineering, H ohai Univ. N anj ing 210098)AbstractBymeansof the 3-D elestoplasticFEM, apreliminarily analysisof the distributionof stress and safety factors and the process of t
6、he failure along the bedding surface of RCCgravity dams ismade, and then the failure mechanismis indicated. The result can beused asreference in further studies of the stability and engineeringdesign of RCCgravitydams.Key wordsRCC; bedding surface; failure mechanism; stability analysise 水利部信息研究所根据部科技司 1996 67号文的要求, 对全国水利系统的正式期刊进行了评比, 河海大学学报和 水利水电科技进展被评为1996年全国水利系统优秀期刊.( I )80 河 海 大 学 学 报 1997年1月
