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有限元法是伴随着电子计算机技术的进步而发展起来的一种新兴数值分析方法。它的基本思路是将结构物看成由有限个划分的单元组成的整体,以单元节点的位移或节点力作为基本未知量求解。
建立观音岩水电站混合坝整体三维非线性有限元模型,其中地基材料、心墙堆石坝材料的非线性特征分别由Drucker-Prager模型、邓肯-张EB模型模拟,“软接头”与堆石坝之间的接触状态由接触单元模拟。通过整体三维非线性有限元计算,主要分析了重力坝几个典型坝段的应力场、位移场。应力场包括竖直向应力、第一主应力及第三主应力;位移场包括坝体变形、沿坝轴线方向的位移、顺河向位移及竖直向位移。根据分析结果得出:应力场、位移场都符合一般规律;各应力值基本在常规范围内,只有应力集中区域内超出规范要求;部分坝段之间沿坝轴线方向的相对位移较大,有可能相触,可考虑并缝或重新调整分缝来消除这种可能性。
将地基的凝聚力与摩擦系数同比降低后进行有限元计算,结合失稳准则得出坝体-地基整个体系的强度储备安全系数,从而对大坝的整体稳定性进行评价,进而判断出大坝的稳定安全性。三