基于有限元法的剛?cè)峄旌弦r砌渠道接觸特性及穩(wěn)定性研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著全球水資源的日趨緊張,我國的水資源也嚴重缺乏,目前發(fā)展節(jié)水、節(jié)能的農(nóng)業(yè)灌溉技術是我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的主要方向,但水資源在輸送的過程中損失比較嚴重,襯砌渠道是減少輸水損失的主要措施。近年來,在渠道襯砌方式中,剛?cè)峄旌弦r砌渠道發(fā)展迅速,使用較為廣泛。然而,剛?cè)峄旌弦r砌渠道也存在一些問題,主要是其接觸特性在很大程度上決定了結(jié)構的變形、運動狀況和應力分布及渠道的穩(wěn)定性,襯砌渠道會產(chǎn)生滑塌及渠道邊坡失穩(wěn)等現(xiàn)象,甚至完全會失去防滲的作用,影響水利工程

2、效益的發(fā)揮和制約渠道防滲工程的發(fā)展。本文結(jié)合剛性混凝土襯砌板-柔性復合土工膜混合襯砌渠道的特點,采用工程試驗研究、理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法,研究了大斷面剛?cè)峄旌弦r砌渠道接觸特性與穩(wěn)定性問題,分析復合土工膜與剛性混凝土襯砌板結(jié)構接觸面和復合土工膜與渠基土壤結(jié)構接觸面的應力和位移變形規(guī)律,得出剛?cè)峄旌弦r砌渠道墊層保護層的穩(wěn)定安全系數(shù)計算公式,該安全系數(shù)計算公式的計算結(jié)果與工程的實際情況符合度較好,可為大型渠道的設計、施工提供參考。

3、具體內(nèi)容如下:
 ?。?)剛?cè)峄旌弦r砌渠道接觸摩擦特性試驗研究
  針對復合土工膜與渠道接觸結(jié)構面之間的摩擦特性,采用TZY-1型土工合成材料綜合測定儀測定了它們(復合土工膜與混凝土襯砌板、復合土工膜與渠基土壤保護層(粗砂、細沙))之間的摩擦角和粘聚力,為剛?cè)峄旌弦r砌渠道的接觸特性數(shù)值模擬和渠道的邊坡穩(wěn)定分析提供必要的材料參數(shù)。根據(jù)測得的結(jié)果,在工程的實際應用中,當采用摩擦角和粘聚力進行計算時,根據(jù)粗砂含水率的不同,摩擦角可

4、以在26.33o-32.40o之間取值,粘聚力可以在6.57kPa-7.85kPa之間取值。
 ?。?)基于有限元法的剛?cè)峄旌弦r砌渠道接觸特性數(shù)值模擬
  基于有限元方法,基于ABAQUS軟件,采用庫侖摩擦(Coulomb Friction)模型來模擬復合土工膜與剛性混凝土襯砌板結(jié)構接觸面和復合土工膜與渠基土壤結(jié)構接觸面的接觸特性,得到了其應力和位移變形場,并對其應力和位移變形規(guī)律進行了分析。根據(jù)模擬分析結(jié)果:正常輸水情況下

5、,位移變形圖成對稱分布,應力變形圖也成對稱分布,在渠道坡板與底板交界處較大,說明在交界接縫處產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象;兩側(cè)坡板渠頂附近應力值也偏大,主應力值隨渠道斷面高程增加而減小,自重效應明顯。渠水驟降情況下,位移變形圖成對稱分布,應力變形圖也成對稱分布,其中最大位移發(fā)生在渠底板以及渠坡與渠底板的交界處,在交界接縫處產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象,這些與實際觀測的結(jié)果相符合。
  (3)大斷面剛?cè)峄旌弦r砌渠道邊坡穩(wěn)定性分析
  以典型的工程為例

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