考虑级配参数空间变异性的堆石坝随机有限元分析

陆雪妮，朱 晟

(河海大学水利水电学院，江苏 南京 210024)

0 引 言

堆石坝工程中堆石料的级配变动会在很大程度上影响材料的物理力学性质，进而影响坝体的变形应力。已有研究表明，堆石料的物理力学特性与其级配分布紧密相关，李罡等[1]通过数值试验和室内试验研究，发现颗粒级配对材料应力应变关系的影响显著；赵婷婷等[2]基于颗粒流试验，发现表征颗粒级配分布的分形维数与堆石料的力学特性存在明显相关关系，可将分形维数用于量化分析堆石料的力学特性；加力别克等[3]根据一系列室内三轴压缩试验结果，整理了分形维数与邓肯E-B模型参数之间存在的二次函数关系。由此可见，堆石料的级配参数作为表征材料分布的重要参数，在堆石坝有限元计算中应当加以考虑，不可忽视堆石料级配效应对坝体力学响应的影响。朱晟等[4]结合不同级配堆石料的三轴试验结果，分析了堆石料级配参数与各力学特性之间的关系，基于广义塑性模型理论，建立了本构模型参数与分形维数之间的函数关系式，并验证了合理性，从而为考虑级配效应的有限元计算提供了有效途径。

目前，传统的确定性有限元计算方法对于大坝各分区材料均采用单一级配的假定，没有考虑到堆石料级配参数的空间变异性。即使是同一分区的堆石料，由于受到自然条件、母岩性质、填筑过程等多种因素影响，其级配参数也会存在分布上的空间变异性，这种空间变异性是与位置和距离紧密相关的。……