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本文以河道型滑坡为研究对象,关注滑坡入水后形成的涌浪经过库区传播演化到达混凝土大坝之前的变化规律,重点分析和探讨涌浪对混凝土大坝上游面的动水作用效应(不仅有表层波浪,还有内部冲击波)。通过与现有规范中动水压力计算方法的对比,分析直线河道型滑坡涌浪产生的动水荷载分布特性,基于动水特性研究涌浪对混凝土坝体的冲击作用效应,为坝体的安全管理提供科学依据。 目前,一方面国内外许多专家通过理论分析、数值模拟和模型试验方法对滑坡涌浪开展了相关研究,他们更多集中在研究涌浪本身特性上,还没有专门针对滑坡入水形成的涌浪在河道中传播演化特性,及其对下游大坝冲击作用效应。越来越多的学者和专家已经意识到上述问题,也陆续对涌浪压力计算公式进行修改完善;另一方面滑坡涌浪从形成机理而言与风浪是性质完全不同的两类波浪,国内外不同规范上的浪压力计算公式能否适用于河道内深水条件下滑坡涌浪产生的动水压力计算也有待进一步研究。实际上,自然河流中水体不仅有一定流速,由于空气阻力、水的内摩擦力作用以及河床边界反射,水体还以表面波浪和内部冲击波形式传播能量,而且冲击波在水体中的传播速度,远远超过依据地震加速度推求的水体流速,所以水体的冲击波能和动能不能忽视。 本文从能量的角度来研究坝前的动水压力对大坝的作用效应和分布规律。通过研究涌浪与河道、大坝上游面等的相互作用,探讨滑坡涌浪冲击波在直线河道中的传播过程及演化机理,探明河道流动水体对现役大坝动水压力分布与接触面波动能量转换规律。本文的具体工作如下: 1.对比河道型滑坡涌浪物理试验模型,本文进行数值建模和计算,然后结合数据研究滑坡涌浪正向入射(垂直大坝上游面)对混凝土重力坝的作用效应; 2.本文将浪高作为特征值来研究和分析大坝上游面的动水压力分布规律和计算公式,同时找到最危险的计算工况; 3.根据最危险工况中的数据,将最大浪高作为特征值,先分析了波浪要素和波态,然后对比现有的水利相关规范,分析上游坝面波浪的瞬时动水压力分布规律和计算方法的异同点,总结出其随浪高变化引起的各种分布情况; 4.基于ANSYS数值模拟软件和相同浪高这一特点,进行河道型滑坡涌浪对混凝土大坝的静动力荷载作用效应的研究,并对比现有规范中的动水压力的分布对大坝的作用效应,分析两种计算方法条件下坝体最危险和最易失稳部位,验证坝体的安全性。