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修建在陡窄河谷中的面板堆石坝在运行中会出现一些特殊的变形问题,如面板垂直缝的挤压破坏,周边缝的错动、张拉、沉陷变形破坏。这些在实际工程中存在的问题,说明了河谷形状对面板堆石坝的受力变形会产生影响。但由于影响大坝堆石体变形特性的因素多种多样,河谷形状对面板坝的影响难以得到直观的量化显示。考虑到有限元法具有分离量化显示单一因素对大坝的影响的优势,因此本文采用有限元法研究河谷形状对面板坝应力变形的影响。 在研究河谷形状对面板坝受力变形的影响之前,先给出了河谷形状的量化定义,以便于后续的研究。从大坝填土能否形成平面应变条件、填土的摩擦角与坡角的对比关系、河谷的对称系数角度出发,给出了河谷形状的量化定义。 接着对本文河谷形状的量化定义进行了有限元验证计算。计算结果表明:窄河谷下,大坝中出现了应力拱效应,宽河谷下,大坝中没有出现应力拱效应;陡河谷边坡下,堆石会沿着两岸山体和堆石之间的交界面产生相对滑移,缓河谷边坡下,会在堆石内部产生第二滑动面;河谷对称,大坝的应力变形规律良好,河谷非对称,大坝的应力变形规律不对称。河谷宽窄、河谷边坡陡缓、河谷对称性的量化定义是合理的。 然后研究了河谷形状量化定义对面板坝应力变形的影响。通过对不同河谷形状下大坝计算结果的分析和对比,量化显示了河谷形状对面板坝的应力变形的影响。通过河谷宽度、河谷边坡、河谷对称性与大坝应力、位移的关系曲线,得出窄河谷对面板坝应力变形的影响较大,宽河谷对面板坝应力变形的影响较小;陡边坡河谷对面板坝应力变形的影响较大,缓边坡河谷对面板坝应力变形的影响较小;非对称河谷对面板坝应力变形的影响较大,对称河谷对面板坝应力变形的影响较小的结论。 最后将其应用于某混凝土面板坝的受力及稳定性分析,验证了研究成果的合理性与有效性。