考虑流固耦合的重力坝地震开裂过程模拟

来源：水利水运工程学报杂志 2023年第3期北京时间：

作者：李斌,江守燕,孙立国,杜成斌

摘要：大坝抗震安全评价是一项重要工作。首先建立了考虑坝-基-库水相互作用的重力坝整体分析模型，采用声学单元模拟库水域，并通过若干算例验证了该模拟方法的可行性。然后采用扩展有限元法模拟坝体裂缝的开裂扩展过程，建立考虑裂缝面张开-闭合的接触模型。以金安桥碾压混凝土重力坝为例，建立该重力坝-地基-库水动力相互作用模型，探讨附加质量法及是否考虑库水可压缩性的流固耦合模型对重力坝地震开裂过程的影响，分析该重力坝在有缝状态下的超载潜力及初始裂缝位置对裂缝开裂扩展的影响。结果表明：附加质量法和不考虑库水可压缩性均夸大了地震作用力，裂缝开裂扩展更大，开口更加明显；随着地震峰值加速度的增大，该重力坝裂纹扩展路径向下偏转的起始位置向坝体内部延伸，在1.3倍设计地震加速度的地震荷载作用下，大坝将产生较长裂缝；折坡点处的初始裂缝在地震荷载作用下裂纹扩展更明显。研究结果可用于大坝遭遇强震时的开裂预测，为实际工程提供参考。

关键词：重力坝, 扩展有限元法, 流固耦合, 地震, 裂缝扩展