拱坝静态和动态的离散元模拟(Arch dam)

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1 引言

混凝土拱坝(Arch dam)的安全在很大程度上取决于地基岩体的强度【岩石地基工程和设计(Engineering and Design of Rock Foundation)】。目前正在设计和建造的大型混凝土拱坝对其基座和地基岩体施加了巨大的载荷。这些大型结构的安全问题一直是岩石工程的一个重大挑战。Malpasset和Vajont大坝【Gravity Dam: 重力式混凝土坝地震力计算】的事故推动了岩石力学学科的发展。目前，新的拱坝正在设计和建造中，其规模前所未有，需要进行进一步研究，包括现场和实验室实验以及数值模型，以应对设计和施工过程中的挑战。

拱坝地基的安全评估需要对岩体不连续潜在的破坏模式进行分析，包括主要断层和节理组【岩体特征---不连续组数(Discontinuity Set)】。数值模拟被广泛用于大坝的稳定性研究中，最常用的方法是有限元法FEM，其中用节理元【岩体不连续模拟---节理元(Shear Joint)的使用】或界面元【界面元的创建(Creation of Interface Geometry)】表示非弹性不连续，而离散元DEM将岩体表示为沿不连续面相互作用的块体组合。DEM和FEM都可以解决拱坝地基的静态和动态行为，并评估其在运行条件和大地震作用下的安全性。

对于位于地震活动强烈地区的大坝，分析时需要考虑到地震的潜在影响，不仅是对混凝土拱的影响，还有对附近岩石不连续体的影响。离散元3DEC是不连续模拟的主要数值工具，3DEC允许分析由多个节理平面定义的块状系统。

2 研究框架

来源：计算岩土力学

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首次发布时间：2023-02-26