特高混凝土面板堆石坝的应力变形比较研究

陈 平，朱家奇，王庆祥

(1.中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，湖南 长沙 410014；2.河海大学水利水电学院，江苏 南京 210024)

近年来，我国水利水电建设发展迅速，在土石坝填筑设计理论和筑坝技术等方面均取得了长足的进步，面板堆石坝正成为当今坝工建设中的主要坝型之一。由于水电工程的复杂性和建设运行经验的欠缺，DL/T 5016—2011《混凝土面板堆石坝设计规范》规定对高混凝土面板堆石坝应进行变形和应力有限元计算复核；同时，考虑到堆石料本构模型尚未成熟，对于特高混凝土面板堆石坝要求采用不同本构模型进行对比验证，以提高计算成果的精度和适用性。因此，选择合适的本构模型对特高混凝土面板堆石坝的有限元分析十分重要。

学者们一直致力于堆石料本构关系的研究并提出了相应模型[1]。在众多堆石体计算的本构模型当中，以邓肯-张模型[2]为代表的弹性非线性模型，由于其参数简单易懂、物理意义明确、适用性强、并且能够能充分反映出土体的非线性特性而得到广泛应用，但该模型不能反映堆石料高紧密度条件下的剪胀性[3]。沈珠江[4]采用邓肯-张模型应力应变双曲线将硬化规律通过显式表示，提高了双屈服面模型的实用性，应用较广；但该模型高估了堆石料的剪胀性，使得堆石体的计算变形一般偏小。以往传统的塑性理论常常需要提前假设出土体的塑性势面和关联流动法则，并不考虑其应力主轴的旋转，而广义塑性模型[5- 6]不需要采用塑性势面的显式表达式及屈服面，可以通过定义微分形式的加载方向和塑性流动方向，并简单方便地定义出不同加载情况下的塑性模量，以完成各种加载条件下土体应力变形的预测任务。……