混凝土心墙堆石坝加固施工模拟.pdf

第 3 1 卷第 2 期 V0 1 31 No 2 水 利 水 电 科 技 进 展 Ad v a n c e s i n S c i e n c e an d T e c h n o l o o f Wa t e r Re s o u r c e s 2 0 1 1 年 4月 AD r 2 Ol l D O I ： 1 0 3 8 8 0 j i s s n 1 0 0 6 - 7 6 4 7 2 0 1 1 0 2 0 1 4 混凝土心墙堆石坝加固施工模拟 江守燕 ， 谢庆 明2 ， 杜成斌 ， 孙立国 ( 1 河海大学力学与材料实验中心， 江苏 南京2 1 0 0 9 8 ； 2 云南省水利水电勘测设计研究院， 云南 昆明6 5 0 0 2 1 ) 摘要 ： 针对某在建的混凝土心墙堆石坝， 基 于 A B A Q U S平台开发 了模拟堆石体非线性关 系的邓肯一 张 E - B和 子程序 ， 用于模拟混凝土心墙堆石坝加 固施 工过程。通过 3种计算方案对该心墙堆 石坝加 固填筑及蓄水全过程进行三维仿真模拟 ， 结果表 明： 防渗体造孔部分的施工质量对现浇防渗 体的应力 变形性状影响较 大， 应尽可能提高防渗体造孔部分的施工质量 ； 防渗墙弹性模量采用上 限值或采用下限值计算得 出的结果都与防渗墙实测值比较接近， 说 明采用上 限值及下限值计算 出 的结果范围可以合理预测防渗墙的真实变形。所得 结论为该心墙堆石坝的加 固施工效果评价及后 期 监测 方案 的优 化提 供 了依 据 。 关键词 ： 混凝土心墙 ； 堆石坝 ； 分级加载 中图分类号 ： T V 6 4 1 4 1 文献标识码： B 文章编号 ： 1 0 0 6 7 6 4 7 ( 2 0 1 1 ) 0 2 - 0 0 5 7 - 0 6 S i mu l a t i o n o f r e i n f o r c i n g c o n s t r u c t i o n o f c o n c r e t e c o r e w a l l r o c k - fi l l d a ms J IAN G S h o u - y a n E Q i n g - m i n g 2 D U C h e n g - b i n ，s U N L i g u o ( 1 Me c h a n ic s a n d Ma t e r i a l s E x p e r i m e n t C e n t e r ，H o h a i U n i v e r s ，N a n j i n g 2 1 0 0 9 8 ，C h i n a ；2 Y u n a n P r o v i n c i a l I n w , s t ig a t i o n ，D e s i g n a nd R e s e a r c h I n s t i t u t e o f W a t e r C o nse r v a n c y a nd E le c t r i c P o w e r ，K u n m i n g 6 5 0 0 2 1 ，Chi na) Ab s t r a c t ：F o r a c o r e w a l l r o c k f i d a m u n d e r c o n s t r u c t i o n，b a s e d o n th e c o mme r c i a l F E M c ede A B AQ US ，the s u b p r o g r a ms o f Du n c a n Ch a n g E- B an d E- mo d e l s t o r e fle c t the n o n l i n e a r r e l a t i o n s o f the r o c k f i b o dy we r e d e v e l o p e d t o s i mu l a t e the p r o c e s s o f i t s r e i n f o r c i n g c o n s t r u c t i o nT l 】 e 3 D s i mula t i o n s o ft he who l e p r o c e s s of fi Hi n g a n d wa t e r s t o r a g e o ft h e c o r e wa l l r o c k 矗 d a m we r e c o n d u c t e d b y me a n s o f t hr e e s c h e me s1 1 1 e r e s ult s s h o w t h a t the c o nst r u c t i o n q ua l i t y o f h o l e ma k i n g c u t o ff wa l l s h a s a g r e a t e ffe c t o n the d e f o r ma t io n and s t r e s s o f the c a s t i n p l a c e c u t o ff w a ll s e c o ns t r u c t i o n q u ali t y o f t h e h o l e mak i n g c u t o ff w a l l s s h o u l d b e g r e a tl y i mp r o v e d I 1 1 e c alc u l a t e d r e s alt s f o r t h e e l ast i c med ulU S o f the c u t o ff w a l l s b y u s e o f th e u p p e r o r l o w e r l i mi t v a l u e s a r e c l o s e t o the o b s e r v e d o n e s ，i n d i c a t i n g t h a t t h e a c t u al d e f o r ma t i o n c a n b e r a t i o n al l y e s t i ma t e d b ase d o n the r e s ult s u s i n g t h e u p p e r o r l o w e r l i mi t v a l u e s T h e a b o v e c o n c l u s i o ns p r o v i d e the b asi s f o r the e v a l u a t i o n o f rei n f o r c i n g c o n s t ruc t i o n e ff e c t i v e n e s s o f t h e c o nc ret e c o r e wa l l r o c k f i d am an d t h e o p t i mi z a t i o n o f i t s l a t e r mo n i t o t i ng s c he me s Ke y wor d s：c o n c r e t e c o r e wa l l ；r o c k - fil l da n a ；s t e p l o a ding 土石坝具有选材容易 、 工程造价低 、 能适应各种 不同的地形地质条件等优点而成为最为广泛和最有 发展前景的一种坝型 J 。心墙堆石坝是土石坝的主 要坝型之一 ， 心墙材料可为黏土、 沥青混凝土以及普 通混凝土 2 等。土石坝应力 变形分析的主要 目的 是分析防渗结构( 如心墙 ) 的应力 变形情况 ， 找 出 防渗结构的薄弱部位 以及评判 防渗 结构是 否会破 坏 ， 为实际工程设计和施工提供参考 。诸多学者【 3 - 5 J 对我国已建或在建的土石坝工程进行 了专门的分析 研究 ， 包括 高坝的应力 变形规 律 、 变形控制措施 等 ， 为实际工程的最终设计方案 、 施工方案提供有力 的支撑 ， 也作为坝体建后安全性评价的依据 。 笔者针对实际工程 的需要 ， 基于 A B A Q U S平 台 开发 了邓肯一 张本构模型 ， 开发 的程序可以在 1 个模 型中同时 包含 2种不 同 的本构 模 型邓肯 一 张 E - B和 ， 既可用于二维问题计算 ， 也可用于三维 问题计算 。运用开发的程序模拟某心墙堆石坝施工 加固过程 ， 得到一些有价值 的结论 ， 为该心墙堆石坝 的加固施工效果评价及后期监测方案的优化提供依 据 。通过三维数值计算结果与现场实测结果的对 比 分析 ， 验证 了数值计算方法 的可靠性 。 1 工程概 况 某心墙堆石坝是一座 以灌 溉为主、 兼顾人畜饮 基金项 目： 国家重点基础研究发展计划( 9 7 3计划) ( 2 0 0 7 C B 7 1 4 1 0 4 ) ； 中国水利水 电科学研究院开放研究资金 ( 2 0 0 8 5 3 8 6 1 3 ) 作者简介： 江守燕( 1 9 8 6 一) ， 女， 安徽舒城人， 博士研究生， 从事数值计算与仿真研究。E - m a i l ： s y j i a n g h h u e d u C F I 水利 水电科技 进展 ， 2 0 1 1 ， 3 1 ( 2 ) T e l ： 0 2 5 8 3 7 8 6 3 3 5 E - m a ： _豇 e d u C n h t tp： k k b h h u e d u m 。 5 7 水的 中型水利 枢纽。水库 总库容 1 2 6 0 2万 n 1 3 ， 正 常蓄水位 2 0 1 0 9 2 m， 设计洪水位2 0 1 7 0 6 m， 校核洪 水位 2 0 1 9 3 7 m， 最大坝高 8 5 2 m， 坝顶宽8 m， 设计混 凝土心墙厚度 为 8 0 e m， 兴利库容 4 8 9 2万 m 3 ， 灌溉 面积约 0 1 3 9万 h m 2 ( 2 0 8 1 万亩) 。 该大坝为 1 9 7 8年定向爆破形成 的堆石坝 ， 目前 工程存在以下问题 ： 坝体渗漏严重； 枢纽建筑物 中缺泄洪设施 ； 已建输水隧洞闸门竖井井壁漏水 ； 左右坝肩爆破区岩体松动， 影响枢纽及建筑物 的 安全 ； 水库库区泥沙淤积严重。由于存在以上 问 题 ， 水库至今只能空库运行， 不能发挥效益。因此 ， 该大坝的除险加固处理工作势在必行 。 大坝加固工程设计坝轴线在原爆破设计坝轴线 下游 8 2 m的堆体上 ， 为直线布置 ， 在下游堆石体上 开挖至防渗墙施工高程 1 9 8 0 0 0 m位置， 进行造孔 防渗墙施工( 堆石体造孔深度为 4 0 m， 河床砂卵石造 孔深度为 5 m， 最后实施的最大造孔深度为 4 8 m) ， 高 程 1 9 8 0 0 02 0 1 9 4 0 m采取现浇混凝土防渗墙施 工 ， 施工时先砌上下游各 0 5 m厚的 M 7 5 浆 砌石， 槽宽为 8 4 c m， 上下游侧各用 2 e m厚 的砂浆抹面 ， 每 次砌墙高 3 m左右 ， 再浇筑 8 0 c m厚的混凝土心墙 ， 上下游浆砌石与坝体之间设有 1 层宽 2 m的砂石混 合水平过渡层 ， 坝体填筑按 1 m厚考虑 。 鉴于加 固后的水库大坝最大坝高达 8 0 余 m， 防 渗墙最大作用水头 8 0余 m， 有必要针对 防渗墙施工 参数在高水头作用下的应力和变形开展数值理论计 算分析 ， 研究防渗墙在施工及竣工后墙体 的应力和 变形情况 ， 判断墙体设计是否安全。 2 计算模型及参数 坝体材料采用邓肯一 张非线性弹性本构模型 模拟 ， 碾压堆石体 、 浆砌石和砂石采用邓肯一 张 本构模型模拟， 爆破堆石体 、 砂卵砾石夹块石和淤泥 冲击层采用邓肯一 张 日本构模型模拟。坝体材料 分 区见图 1 。 加载时 ， 邓肯一 张 E - B模型的切线模量为 E t = kp 【 】 ( 1 ) 切线体积变形模量为 ： p ( r ( 2 ) 式中： k为弹性模量系数 ； P 为大气压力 ； l 为大主 应力 ； 0- 3 为小主应力 ； n为弹性模量指数 ； R f 为破坏 比； c为黏聚力 ； 为内摩擦角 ； k b 为体积模量系数 ； n 为体积模量指数。 当偏应力 ( 0- 一0- 3 ) 小于历史上曾经达到 的最大 偏应力 ( 0- 一0- 3 ) ， 且应力水平 s小于历史上最大 应力水平 s 一时 ， 回弹模量表示如下： E = k urP l 03 ) ( 3 ) 式 中： 为系数。 对于 v模 型 ， 加、 卸 载时 的切 线模量 与 模型相同， 而切线泊松比为 G F 1 g f l t 斗 其中 一 二 A kP a - 】 表 1 给出了坝体材料 的计算参数 ， 其 中碾压堆 石体材料参数为该坝石料室内三轴试验结果 ( 设计 院提供 ) ， 其他材料参数参照类似工程拟定。 基岩和现浇混凝土心墙材料采用线弹性模型。 造孔墙混凝土材料根据不同的计算方案拟订为线弹 性本构或邓肯一 张 本构。根据现场混凝土取样 试验 结 果 ， 现浇 防渗 墙 弹 性模 量 取 值 为 1 2 1 1 8 5 G P a ， 造孔 防渗 墙 弹性模 量 取值 为 1 3 5 2 1 7 G P a ， 泊 松 比 均 取 为 0 1 6 7 ，密 度 均 取 为 2 1 5 0k g m 3 。基岩质量密度为 2 5 0 0 k g m 3 ， 弹性模量 为2 0 G P a ， 泊松 比为 0 3 。在心墙与堆石体之 间设置 了成对接触点 ， 以模拟混凝土心墙与堆石体之间的 接触 。接触本构关 系为 ： 切 向采用 M o h r - C o t d u m b 摩擦模型 ， 摩擦 系数 取为 0 3 ， 法 向考虑 为刚性接 触 ， 不允许心墙与堆石体之间相互嵌入。 大坝 的 加 固 施 工 数 值 模 拟 研 究 主 要 基 于 A B A Q U S 平 台及其二次开发功能， A B A Q U S 软件 内部 图 1 坝体材料分 区( 单位 ： Il 1 ) 碾压堆石体 ； 爆破堆石体 ； 浆砌石 ； 砂石 ； 砂卵砾石夹块石 ； 淤泥冲击层 ； 造孔 防渗墙 ； 现浇防渗墙 58 。 水利水 电科技进展 ， 2 0 1 1 ， 3 1 ( 2 ) T e l ： 0 2 5 8 3 7 8 6 3 3 5 E - m a il ： j z h h u e d u m h t t#： k k b h h u e d u m 表 1 坝体材料计算参数 材料库包含了众多 的岩土工程材料本 构模 型， 但 尚 缺少国内外土工数值分析 中广泛采用 的邓肯一 张本 构模型。针对 这一缺憾 ， 在 A B A Q U S中利用 U MA T 子程序接 口开发邓肯一 张材料本构模型 ， 开发 的程序 可在 1 个模型中同时包含邓肯一 张 E - B和 v 2种不 同的本构模型 ， 既可用于二维问题计算 ， 也可用于三 维问题计算。通过式 ( 1 ) ( 4 ) 可推导出 U MA T子程 序与 A B A Q U S主程序之 间的接 口传递变量 ， 即材料 8 3 模型的雅可 比矩阵 。 U L e 3 三维有限元仿真计算 3 1 三维有限元模型 大坝的三维有 限元计算 网格如 图 2所示 ， 在三 维有限元分析 中绝大 多数单元 为 8节点六 面体单 元 ， 模拟中考虑 了心墙在左坝头 的转折变化 ， 为适应 坝体形状变化及协调材料分 区， 在边界处布置 了少 量的楔 形体 单 元 和 四面体 单 元。 由于 防渗 墙 厚 8 0 c m， 相对于整 个坝体而言其 尺寸很小 ， 故 防渗墙 厚度方 向仅剖 分 1个单元 。坝体 和地基系统共 有 3 6 7 0 1 个结点 、 3 4 0 3 6个单元 ， 其中坝体包括 8 9 4 8个 单元 、 9 0 0 3 个结点。 图 2坝 体 有 限 元 网 格 3 2 大坝的加固施工过程模拟 采用分级加载的方式模拟了大坝新加高坝体的 填筑过程 以及蓄水过程 ， 第 1级施 加原坝体部分 的 自重荷载得到初始应力场 ， 第 2级输入初始应力场 并施加原坝体部分 自重 ， 第 31 4级为新坝填筑过 程模拟 ， 同时进行蓄水 、 填筑加载 ， 其 中第 3级为造 孔防渗墙施工模 拟 ， 第 1 21 4级为 蓄水过程模拟 ， 第 1 2级蓄水至正常蓄水位 2 0 1 0 9 2 m高程 ， 第 1 3 级 蓄水至设计洪水位 2 0 1 7 0 3 m， 第 1 4级 蓄水 至校核 洪水位 2 0 1 9 3 7 m。 3 3 计算结果及分析 依据防渗体不同的本构模型以及材料参数拟定 了 3种计算方案 ： 计算方案 1 考虑造孔防渗墙 的施 工质量受人为因素影响较大 ， 施工质量存 在一定 的 随机性 ， 质量较差 ， 造孔部分的混凝土材料特性接近 散粒体 ， 因此该方案造孑 L 部分 的材料本 构仍沿用土 体本构 ， 现浇部分采用线弹性本构 ， 弹性模量取平均 值为 1 5 7 0 0M P a ， 泊松 比为 0 1 6 7 ； 此外 ， 鉴于现场监 测的造孔部分和现浇部分混凝土弹性模量为一范围 值 ， 计算方案 2和计算方案 3防渗体本构均采用线 弹性本构模型 ， 计算方案 2弹性模量取下限值( 现浇 防渗墙为 1 2 1 G P a ， 造孔防渗墙为 1 3 5 G P a ) ， 泊松 比 为 0 1 6 7 ； 计算方案 3弹性模量取上限值 ( 现浇防渗 墙为 1 8 5 G P a ， 造孔 防渗 墙为 2 1 7 G P a ) ， 泊松 比为 0 1 6 7。 3 3 1 坝 体 变形 有限元计算结果按竣工期和蓄水期进行成果整 理( 下同) ， 竣工期上游死 水位高程为 1 9 9 5 6 0m， 蓄 水期 为第 1 1 级 蓄水至正 常蓄水 位 2 0 1 0 9 2 m 的工 况 ， 竣工期与蓄水期水位相差较小 。表 2给出了各 方案下坝横 0+0 6 3 0 0 I l l 断面( 顺河 向最大断面) 水 平向下游位移和竖向位移的最大值。图 3给出了计 算方案 2时坝体竣工期的位移等值线 ， 从 中可以看 出坝体位移分布规律 。 表 2 坝体位移最大值 12 1 1 1 水利水电科技进展 ， 2 O l l ， 3 1 ( 2 )T e l ： 0 2 5 8 3 7 8 6 3 3 5 E - m a i l ： j z h h u e d u m h t tp： k k b h h u e d u m 5 9 。 ( a ) 水 、 位移 ( b ) 向位移 图 3蓄水期坝横 0+ 0 6 3 O 0 m断面 位移等值线( 单位 i c m) 坝体水平位移以及竖向位移的最大值均发生在 坝高的 1 2 2 3处， 各计算方案下坝体的沉降量最 大值分别为 1 7 1 8 e m， 1 5 2 3 C Iq I 和 1 5 0 5 e m， 小于坝 高( 8 5 2 m) 的 1 ， 符合土石坝的变形规律 。在坝体 竣工期， 坝体的沉降量 以及水平 向下游位移完成了 9 0 以上。随着水位上升， 由外荷载对坝体施加的 顺河 向压力增大 ， 使得坝体水平位移向下游发展 ， 即 向下游的变形增大， 竖 向位移也有增大趋势 ， 但增加 的幅度很小 。当造孔部分施工质量较差( 计算方案 1 ) ， 其特性接近散粒体材料时坝体的沉降量明显增 大 ， 但对水平变形影响较小 ， 因此应尽可能保证造孔 部分的施工质量。计算方案 2和计算方案 3主要比 较了防渗体弹性模 量取值对坝体位移响应的影响。 从表 2中可以看出， 当防渗体 的弹性模量较大时坝 体的水平位移和沉降量有一定幅度的减小。 3 3 2 防渗体变形 大坝防渗墙体 1 9 8 0 O 0 m高程 以下为造孔防渗 墙， 以上为现浇防渗墙。表 3列出了各方案下墙体的 水平位移最大值。图 4 、 图 5分别给出了计算方案 2 蓄水期现浇防渗墙墙体和造孔防渗墙墙体的位移等 值线 ， 其余方案及工况下的位移等值线与其规律类 似， 只是数值略有差异， 限于篇幅这里不再给出。 表 3 防渗体位移最大值 e m 当造孔防渗墙施工质量较差时 ， 计算得出的造 孔防渗墙最大沉降量达到 l 4 2 1 c m， 下部造孔防渗 墙墙体的沉降会带动上部现浇防渗墙墙体沉 降， 导 致现浇防渗墙最大沉降量达到 l 4 3 3 c m； 当造孔 防 渗墙材料施工质量较好时 ， 墙体沉降量大幅度减小 ， 最大沉 降量 只有 4 2 5 C t I 。此外 ， 由于墙 体的材料 ( 混凝土) 与坝体的土体材料相 比刚性较大， 墙体 的 水 平 向下游位移大幅度减小 ， 各计算方案下最大沉 6 0 水利水电科技进展 。 2 0 1 1 。 3 1 ( 2 ) T e l ： 0 2 5 8 3 7 8 6 3 3 5 ( a ) 水平位移 ( b ) 竖向位移 图4 蓄水期现浇防渗墙位移等值线( 单位： e m) ( a 水平位移 ( b ) 竖向位移 图 5 蓄水期造孔防渗墙位移等值线 ( 单位 ： e m) 降量只有 4 4 4 c m。从等值线 图( 图 4 、 图 5 ) 可 以看 出， 墙体的最大沉降量发生在现浇防渗墙的施工平 台( 1 9 8 0 O 0 m高程 ) 处。从防渗体的变形性状看 ， 也 得 出同样的结论 ， 即应保证造孔 的施工质量 ， 从而减 小现浇墙体和造孔墙体的位移响应。 3 3 3防渗体应力 蓄水期防渗墙应力极值见表 4 。限于篇幅， 文 中仅给出方案 2时蓄水期 防渗体 的应力等值线 图 ( 图 6 、 图 7 ) 。 表 4 蓄水期防渗体 应力最大值 M P a 现浇防渗墙墙 体大部分 区域拉应力较小 ， 小于 1 M P a ， 主要在一些边角附近由于应力集中或其他原 因导致墙体拉应力较大 ， 但影响的区域较小 ， 拉应力 最大值为 1 5 8 M P a ( 计算方案 1 结果) 。如图 6 ( a ) 所 示 ， 现浇部分应力较大部位有 2 处 ， 其中右下角部分 是由于应力集中引起的 ， 而左边部分是 由于左坝头 E - m a i l ： j z h h u e d u m h t tp： ld c b h h u m ( b ) 主压 力 图 6 蓄水期现浇 防渗 墙应力等值线 ( 单位 ： M P a ) 图 7 蓄水期造孔防渗墙应 力等值 线 ( 单位 ： rv ma ) 附近防渗墙轴线偏 向下游 ， 使得上游面土体 向下游 方向挤压墙体的作用力变大， 因此应力也较大。当 造孔防渗墙部分施工质量较差时 ， 造孔防渗墙采用 土体的邓肯 张本构模型计算 ， 由于程序中已假定土 体不可受拉 ， 计算方案 1 计算的造孔墙无拉应力 ， 压 应力最大值小于 1 0 MP a 。从计算结果看 ， 造孔部分 墙体的施工质量对上部现浇墙体的应力状态影响较 大， 因此应尽量提高造孔墙体的施工质量。 3 4 计算方案验证 为了监测大坝的运行状况 ， 该坝防渗墙共埋设 2 8支 V WS 一 1 0型振弦式应变计 ， 上 、 下游 面各 1 4支 ( 见图 8 ) ， 由此提供 了大量实测数据 ， 为验证数值计 算结果的可靠性提供了很好 的依据 。 该坝于 2 0 0 9年 7月完成 了新加坝体 的填 筑工 作 ， 在 2 0 0 9年 8月 2 6日以及 9月 2日、 9日、 1 6日、 2 4日分别进行 了 5次有关 数据 的实测 ， 水位高程分 别为 1 9 9 2 5 0 I T I ， 1 9 9 3 9 0 r n ， 1 9 9 4 O 0 m， 1 9 9 4 6 0 m以 及 1 9 9 8 O 0 I n 。为了验证三维仿真数值计算结果 的 可靠性以及 比选更接近工程实 际的方案种 类 ， 图 9 给出了各方案下防渗体上 、 下游面的竖 向应变量 ， 并 水利水 电科技 进展 ， 2 0 1 1 ， 3 1 ( 2 ) T e l ： 0 2 5 8 3 7 8 6 3 3 5 与 现场 实测 结 果 比 较 ， 此 时上 游 面水 位 高 程 为 1 9 9 4 6 m， 即选 取 的结果 为 2 0 0 9年 9月 1 6日实测 的 ， 数值模拟的水位工况与之相同。 坝s s l 4 一 s x一 1 4 7 2 O I 6 5 0m 工 I 体 s X - l 3 7 2 0 0 6 5 0 m 箅 开S S 一 1 3 I I 挖 戆 甥 ss 。 1 2 I I s x。 1 2 层 S S 1 I I I S X I 1 崖 S S 1 0 I I s x一 1 0 ! ： 堡 SS 9 T I 坝 s x 襟 体 s 一 7 I I s s- 5 I I 辟 I I S X。 5 SS 一 4 工 I SX一 4 4 ,- s s一 3 I I S X， 3 7 1 947 50m S S 2 I I SX 2 71 93 9 60 m SS 一 】 丁 T 岩 岩 图 8 仪器布置示意 图 +方案 1十方案 3 十方案 2一实测 4 3 2 - 1 0 1 变l 0 ( a ) 游 5 4 3 2 - 1 O l 应变l 0 。 ( b )F 游 图 9防渗 墙坚向应变量 从 以上结 果看 ， 在 1 9 8 0 lq高程 以 下 ( 造 孔部 位) ， 计算方案 l的数值结果与实测结果 相差较大 ， 而 1 9 8 0 m高程 以上 ( 现浇部分 ) 两者吻合较好。计 算方案 2 、 计算方案 3的计算应 变量与实测结果 比 较 ， 在数值和变化规律上均一致 ， 验证了三维计算模 型的合理性。 E - m a i l ： h h u e d u c a h t tp： k k b h h u e d u m 61 0 O O 0 O O O 0 0 O 啪卿 啪 2 2 2 l l l l 1 l l u J 恒 0 O O O O O O O O O 啪咖咖 2 2 2 l 1 1 l 1 1 l j 俺 4 结语 基于 A B A Q U S软件平 台及 U MA T子程 序接 口， 开发了土体材料的邓肯一 张本构模型 ， 开发的程序可 在 1 个模型 中同时包含邓肯一 张 和 v 2 种 不 同的本构模型 ， 既可用于二维问题计算 ， 也可用于三 维问题计算 。运用开发的程序模拟某心墙堆石坝施 工加固过程 ， 得出以下结论 ： 该坝水平位移以及竖 向位移的最大值均发生在坝高的 1 22 3处 ， 坝体 的沉降量最大值为 1 5 c m左右 ， 小于坝高的 1 ， 符 合土石坝的变形规律 ； 防渗体造孔部分的施工质 量对坝体 、 现浇防渗体的应力 变形性状影响较大 ， 应尽可能提高防渗体造孔部分 的施工质量 ， 造孔部 分质量较好时， 可降低坝体 以及防渗体的位移响应 ， 也使上部现浇部分 的应力大幅度降低 ， 有利 于防渗 体的安全稳定 ； 该心墙堆石 坝在左坝头附近防渗 墙轴线偏向下游 ， 使上游面土体 向下游方 向挤压墙 体的作用力变大， 该部位的应力也较大； 防渗墙弹 性模量采用上限值 ( 现浇防渗墙 1 8 5 G P a ， 造孔防渗 墙 2 1 7 G P a ) 或采用下限值( 现浇防渗墙 1 2 1 G P a ， 造 孔防渗墙 l 3 5 G P a ) 计算得出的结果与防渗墙实测 值都是 比较接近的 ， 说明采用上限值及下限值计算 出的结果范围可以合理预测防渗墙的真实变形 。 参考文献 ： 1 王柏乐 ， 刘瑛 珍 ， 吴鹤鹤 中国土石 坝工程 建设新 进展 J 水力发电 ， 2 0 0 5 ， 3 1 ( 1 ) ： 6 3 6 5 2哈秋黔， 包承纲， 饶冠生， 等 长江三峡工程关键技术研 究 M 广州 ： 广东科技出版社， 2 O O 2 3孙大伟 ， 邓海峰， 田斌， 等 大河水电站深覆盖层上面板 堆石坝变形和应力 性状分 析 J 岩土 工程学 报 ， 2 O O 8 ， 3 0 ( 3 ) ： 4 3 4 - 4 3 9 4 杨泽艳， 蒋国澄 洪家渡 2 0 0 m级高面板堆石坝变形控 制技术 J 岩土工程学报 ， 2 0 0 8 ， 3 0 ( 8 ) ： 1 2 4 1 1 247 5郦能惠， 孙大伟 ， 李登华， 等 3 0 0 m级超高面板堆石坝变 形规律的研究 J 岩土工程学报 ， 2 0 0 9 ， 3 1 ( 2 ) ： 1 5 5 1 6 0 6D U N C A N J M， C H A N G C Y N o n l i n e a r a n a l y s i s o f s t r e s s a n d s t r a i n i n s o i l s J J o u rna l of S o i l M e c h a n i c s and F o u n d a t i o n D i v i s i o n ， A S C E ， 1 9 7 0 ， 9 6 ( 5 ) ： 1 6 2 9 1 6 5 3 7 费康， 张建伟 A B A Q U S在岩土工程中的应用 M 北京： 中国水利水 电出版社 ， 2 0 1 0 ： 9 4 1 1 0 8王金昌， 陈页开 A B A Q U S在土木工程中的应用 M 浙 江 ： 浙江大学 出版社 ， 2 0 0 6 ： 6 0 - 6 7 ( 收稿 13期 ： 2 0 1 0 0 6 0 3 编辑 ： 高建群) 一+ 一 + 一“ +一 +一 + 一“- - + - - - 卜 一- - + 一- - - + 一 - - - 一 一 +一 - 卜 “ - - + 一 - - - + 一 ( 上接 第 5 2页) c 维持保护地土壤 p H值种植前后稳定的水肥 措施如下 ： 灌水定额为 1 7 0 7 1 m 3 ( h m 2 次) ， 施氮量 为 2 3 5 9 8 k g h m 2 ， 施 P 2 O 5 为 2 3 9 3 8 k g h m 2 。 参考文献 ： 1 穆兴民 水肥耦合效应与协同管理 M 北京： 中国林业 出版社 ， 1 9 9 9 ： 1 8 1 9 ， 3 8 2赵兰坡 土壤学 M 北京 ： 北京农业大学出版社 ， 1 9 9 3 ： 7 3 1 3 J G U O J i n g - h u i ， HU X u e j u , 1 ， Z H A N G Y a n ， e t a 1 S i g n i fi c ant a c i d i fi c a t i o n i n m a j o r C h i n e s e c r o p l and s l J j S c i e n c e ，2 0 1 0 ， 3 2 7：1 0 0 8 1 01 0 4范庆锋 ， 张玉龙 ， 陈重 保护 地蔬 菜栽培对 土壤 盐分 积 累及 D H值的影响 J 水土保持学报， 2 0 0 9 ， 2 3 ( 1 ) ：1 0 3 1 0 6 5范庆锋， 张玉龙， 陈重 ， 等 保护地土壤盐分积累及其离 子组成对土壤 p H值的影响 J 干旱地区农业研究， 2 0 o 9 ， 27( 1 ) ： 1 6 2 0 6李粉茹， 于群英， 邹长明 设施菜地土壤 p H值、 酶活性 和氮磷养分含量 的变化 J 农业工程 学报， 2 0 0 9 ， 2 5 ( 1 ) ： 2 1 7 2 2 2 7邓玉龙， 张乃 明 设施土壤 p H值与有机质演变特征研 究 J 生态环境， 2 0 0 6 ， 1 5 ( 2 ) ： 3 67 3 7 0 8易小琳 ， 李酉开， 韩琅丰 紫外分光光度法测定土壤硝 态氮 J 土壤通报， 1 9 8 3 ( 6 ) ： 3 5 4 0 6 2 水利水 电科技进展 ， 2 0 1 1 ， 3 1 ( 2 ) T e ： 0 2 5 8 3 7 8 6 3 3 5 9鲍士旦 土壤农化分析 M 北京 ： 中国农业出版社， 2 0 0 0： 5 4 56 1 0 南京农业大学编写组 土壤农化分析 M 北京： 农业出 版社 ， 1 9 9 0 ： 2 9 - 1 0 9 1 1 中 国科 学 院南 京 土壤 研 究所 编 写 组 土壤 理 化 分析 M 上海： 上海科学技术出版社， 1 9 8 0 ： 6 2 - 1 5 6 1 2 王兴仁 现代肥料试验设计 M 北京： 农业出版社， 1 9 9 6： 1 6 4 1 90 1 3 王丽娜， 张玉龙， 范庆锋， 等 淋洗状态下保护地土壤 p H 与盐分含量及其组成关系的研究 J 节水灌溉， 2 0 0 9 ， ( 6 ) ： 8 - 1 1 ， 1 5 ( 收稿 13 期 ： 2 0 1 0 03 2 4 编辑 ： 方宇彤 ) 一一 E - ma i l ： h h u e d u c n h t tp： k k b h t m c a