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水力发电学报 ›› 2025, Vol. 44 ›› Issue (5): 99-112.doi: 10.11660/slfdxb.20250509
摘要: 本研究提出了一种深入分析堆石坝施工运行过程中变形机制的新方法,物质点法(MPM)与离散元法(DEM)耦合的层级多尺度计算方法。堆石坝作为重要的水利工程结构,其变形过程涉及复杂的颗粒级别与坝体整体响应的相互作用。理解其细观变形机理对大坝的安全评估、设计和施工至关重要。为了全面捕捉堆石坝的变形特点,本文将坝体离散为多个代表性体积单元(RVE),并在颗粒尺度上进行模拟,捕捉坝体的局部应力和颗粒接触力变化。通过对堆石坝不同施工阶段应力变形的空间分布规律进行分析,揭示了水位变化对坝体偏应力和颗粒接触行为的显著影响。竣工期最大沉降特征点表现出显著的接触各向异性,垂直方向的力链较为密集,表明坝体在竖直方向上的应力传递效率较高;随着水位升高,坝体的接触状态和力链分布发生了显著变化,坝体最大沉降点的水平向各向异性增强,坝体对水压力的抵抗能力提高;在正常蓄水位阶段,主堆石区的上游侧颗粒接触减弱,配位数下降。本文所采用的多尺度方法避免了传统分析手段的局限,为堆石坝的变形预测、长期稳定性评估和设计优化提供了新的定量分析框架。
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