Determinación de índices de monitoreo de seguridad para presas de hormigón compactado con rodillo considerando los efectos de acoplamiento de filtración-estrés
Autores: Zhang, Wenbing; Li, Hanhan; Shi, Danda; Shen, Zhenzhong; Zhao, Shan; Guo, Chunhui
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Determinación de índices de monitoreo de seguridad para presas de hormigón compactado con rodillo considerando los efectos de acoplamiento de filtración-estrés
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Condiciones de trabajo
Evaluación de seguridad de presas
índices de monitoreo de seguridad
Concreto compactado con rodillo
Efectos de acoplamiento entre la filtración y el estrés
Capas de construcción de RCC
Licencia
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Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Analizar las condiciones de trabajo de una presa utilizando índices de monitoreo de seguridad (SMIs) es un método relativamente intuitivo y efectivo para la evaluación de la seguridad de la presa. Por lo tanto, un método razonable y preciso para determinar los SMIs de una presa es de vital importancia para la evaluación de la seguridad de la presa. Sin embargo, los métodos actuales para determinar los SMIs de las presas, especialmente las presas de hormigón compactado con rodillo (RCC), tienen muchas deficiencias, como ignorar el proceso de construcción de la presa, el efecto de acoplamiento entre múltiples campos físicos, etc. En este documento, se propuso un nuevo método de determinación de SMI que considera los efectos de acoplamiento de filtración-esfuerzo para presas de RCC con la asistencia de un modelo de acoplamiento de filtración y esfuerzo construido para abordar la deficiencia de las presas de RCC existentes en la determinación de SMIs. El modelo matemático acoplado se desarrolló en COMSOL Multiphysics para establecer un modelo de análisis de elementos finitos de una presa de gravedad de RCC en la provincia de Henan, China. Además, la anisotropía de filtración de las capas de construcción de RCC también se consideró en el modelo. Finalmente, se analizaron las características de filtración, esfuerzo y deformación de la presa de RCC basándose en el modelo, y se determinaron y compararon los SMIs de filtración y deformación de la presa con los métodos tradicionales. Los resultados muestran que los campos de filtración, esfuerzo y desplazamiento se distribuyen de manera similar tanto para los modelos acoplados como para los no acoplados. Sin embargo, en contraste con el modelo no acoplado, la distribución del contorno de la cabeza hidráulica es más dispersa en el modelo acoplado. Además, el esfuerzo y el desplazamiento simulados por el modelo acoplado aumentan a diferentes tasas, con una concentración de esfuerzo más pronunciada cerca del talón de la presa. Al comparar los SMIs de filtración y esfuerzo de la presa de RCC obtenidos de diferentes métodos, se encontró que los índices de descarga de filtración de la presa y desplazamiento de la cresta que se calculan considerando el efecto de acoplamiento de filtración-esfuerzo y las características anisotrópicas de las capas de construcción de RCC son un 34.78% y un 31.98% más bajos que los resultados obtenidos al ignorar estos dos efectos, respectivamente. Por lo tanto, es crucial considerar el efecto de acoplamiento de filtración-esfuerzo y las características anisotrópicas de RCC al determinar los SMIs para presas de RCC.
Descripción
Analizar las condiciones de trabajo de una presa utilizando índices de monitoreo de seguridad (SMIs) es un método relativamente intuitivo y efectivo para la evaluación de la seguridad de la presa. Por lo tanto, un método razonable y preciso para determinar los SMIs de una presa es de vital importancia para la evaluación de la seguridad de la presa. Sin embargo, los métodos actuales para determinar los SMIs de las presas, especialmente las presas de hormigón compactado con rodillo (RCC), tienen muchas deficiencias, como ignorar el proceso de construcción de la presa, el efecto de acoplamiento entre múltiples campos físicos, etc. En este documento, se propuso un nuevo método de determinación de SMI que considera los efectos de acoplamiento de filtración-esfuerzo para presas de RCC con la asistencia de un modelo de acoplamiento de filtración y esfuerzo construido para abordar la deficiencia de las presas de RCC existentes en la determinación de SMIs. El modelo matemático acoplado se desarrolló en COMSOL Multiphysics para establecer un modelo de análisis de elementos finitos de una presa de gravedad de RCC en la provincia de Henan, China. Además, la anisotropía de filtración de las capas de construcción de RCC también se consideró en el modelo. Finalmente, se analizaron las características de filtración, esfuerzo y deformación de la presa de RCC basándose en el modelo, y se determinaron y compararon los SMIs de filtración y deformación de la presa con los métodos tradicionales. Los resultados muestran que los campos de filtración, esfuerzo y desplazamiento se distribuyen de manera similar tanto para los modelos acoplados como para los no acoplados. Sin embargo, en contraste con el modelo no acoplado, la distribución del contorno de la cabeza hidráulica es más dispersa en el modelo acoplado. Además, el esfuerzo y el desplazamiento simulados por el modelo acoplado aumentan a diferentes tasas, con una concentración de esfuerzo más pronunciada cerca del talón de la presa. Al comparar los SMIs de filtración y esfuerzo de la presa de RCC obtenidos de diferentes métodos, se encontró que los índices de descarga de filtración de la presa y desplazamiento de la cresta que se calculan considerando el efecto de acoplamiento de filtración-esfuerzo y las características anisotrópicas de las capas de construcción de RCC son un 34.78% y un 31.98% más bajos que los resultados obtenidos al ignorar estos dos efectos, respectivamente. Por lo tanto, es crucial considerar el efecto de acoplamiento de filtración-esfuerzo y las características anisotrópicas de RCC al determinar los SMIs para presas de RCC.