西藏湘河水利枢纽坝体三维静力数值模拟分析

王 贇，张友利，何伟刚

（南京水利科学研究院江苏科兴项目管理有限公司，南京 210029）

数值模拟是水工、岩土方面较为常用的科研手段，与物理模型试验方法相比，具有建模简单、投资低、计算速度较快等优势，同时，数值模拟计算结果较为准确[1～5]。采用数值模拟方法可以准确分析水工建筑内部应力和变形位移分布情况，针对结构内部应力集中部位采取加强措施，避免结构出现破坏，影响工程的正常使用，可为工程设计提供参考[6～8]。

1 工程概况及数值模拟计算方法

西藏湘河水利枢纽采用碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝，坝壳料采用砂砾石料，上游护坡高程4092 m以上采用M15浆砌鹅卵石护坡，高程4092 m以下采用干砌块石；下游坝坡采用框格梁鹅卵石护坡。防渗体采用碾压式沥青混凝土心墙，高程4079 m以上设3.0 m宽砂砾石过渡层，4079 m高程以下砂砾石过渡层4.0 m。坝基建基面开挖深度为2 m左右，通过强夯措施增加坝基强度，坝基防渗采用混凝土防渗墙+帷幕灌浆形式。数值模拟计算参数见表1。

表1 计算参数

2 坝体三维静力数值模拟研究

2.1 坝体应力及变形分析

表2为三维计算条件下坝体竣工期及蓄水期的应力、变形最大值统计表。

计算成果表明：

（1）竣工期大坝的竖向位移最大值为59.5 cm，占总坝高51 m 的1.17%，最大位移位于大坝与覆盖层交接的地方，这是由于覆盖层较为深厚，在坝体自重作用下也发生了一定程度的变形。蓄水后考虑了上游坝壳的浮力作用，坝体竖向位移最大值为57.5 cm；坝体水平向上游变形区域和数值减小，最大值为18.1 cm；……