碾压混凝土坝和面板堆石坝是当今坝工界的两种主要坝型,两种坝型都反映了筑坝技术在筑坝材料、结构设计及施工工艺等方面相互影响和相互促进的规律。胶结砂砾石坝是综合面板堆石坝和碾压混凝土坝在筑坝材料、结构设计及施工工艺等方面的优势而产生并发展起来的一种新坝型。 对于一种新型坝而言,其强度问题和稳定问题是非常关心的问题。本文应用强度折减有限元方法对胶结砂砾石坝的强度问题和稳定问题进行了探讨。 胶结砂砾石筑坝技术的核心是将经过简单筛分的天然砂砾石料加入适量的水泥和水搅拌,并直接用于筑坝。其带来的显著效果是可大幅度降低成本、高效快速施工、修筑高安全性大坝。 从本质上讲,胶结砂砾石材料是一种碾压材料,存在结构弱面和施工弱面。胶结砂砾石材料的性能介于碾压混凝土材料和土石材料之间,并受水泥用量、水用量、骨料级配、施工层面处理等因素影响。 胶结砂砾石坝的安全评价包括应力强度和抗滑稳定两个方面。通过降低强度指标或者增加荷载,利用弹塑性有限元研究坝体的破坏过程并评价大坝的安全,可将坝的应力强度和抗滑稳定的安全评价合二为一。胶结砂砾石坝的应力与稳定是大坝安全和经济的控制性因素,同时也是保障大坝防渗体系正常工作的前提。 针对胶结砂砾石材料的弱面特性,本文运用变形等效原理,推导了含弱面的块体等效有限元计算公式。从结果来看,块体等效计算公式是比较合理和合适的。 针对胶结砂砾石坝的结构特性,本文探讨了适合于胶结砂砾石坝应力与稳定有限元分析的坝基范围和坝基边界约束条件。研究表明,坝基在上下游和深度三个方向取2.5倍坝高且坝基边界铰接约束时,坝基边界条件是比较合理和合适的。 胶结砂砾石材料性能是影响胶结砂砾石坝应力与稳定的重要材料因素。本文分别探讨了胶结砂砾石本体材料的粘聚力c、内摩擦角γ、杨氏模量E和胶结砂砾石层面材料的粘聚力c、内摩擦角γ、杨氏模量E对胶结砂砾石坝应力与稳定的影响的敏感性。研究表明,胶结砂砾石材料的增强可以提高胶结砂砾石坝的应力与稳定;胶结砂砾石材料性能参数对胶结砂砾石坝应力与稳定影响的敏感性是各不不同的。 坝基杨氏模量E也是影响胶结砂砾石坝应力与稳定的重要材料因素。本文分别探