Abaqus在水工中的应用

一、 土坝施工、快速降水及抗震分析

    当土体的坡度小于一定值时，土坝的结构取决于土体保持稳定的能力。但是在一定的载荷情况下，土体的稳定性要做折衷处理，在设计过程中要考虑到这些载荷情况。

1． 施工模拟

    分析过程：在第一阶段，去掉大坝各单元，将岩石层在地压或重力作用下的变形进行建模。在每个阶段加入新的填筑层。为了简化分析，假设每层在重力作用下的变形较小，下一层可以按未变形的形状加入到分析中。在填筑每一层时可以进行瞬时固结分析。 

2． 蓄水模拟

    所有三层构筑完成后，水坝分三个阶段蓄水：第一阶段，蓄水深度为地水准平面以上 21 m；第二阶段，蓄水深度为地水准平面以上 40m；第三阶段，蓄水深度为地水准平面以上 50m；每一阶段需要 30 天 ；蓄水结束后的稳态过程

3． 快速降水模拟

    分析水库中的水在7小时内全部放干，土坝的应力、孔压等的变化情况。

4． 抗震模拟

　　相对于典型的孔隙水的渗透来说，地震发生在非常短暂的时间内。所以，在地震期间小孔压力的再分布可以忽略掉。

　　因为地震的载荷是动态的，所以应该考虑全部的惯性力，包括土坝内孔隙中流体和水库中水的影响。在本分析中，要考虑大坝内孔隙中水的惯性力，但水库中水的惯性力在分析中不予考虑。对于大坝内孔隙中的流体，只有低于侵润线以下的流体包括在惯性力内。包括这些惯性力，这里计算位于土体内节点上的用户定义单元的点网格，还包括动态分析中的单元的影响。

二、 柯依纳（Koyna）重力坝抗震分析

    坝基尺寸长为103m，宽71m，当地发生地震时，水库的水位为91.75m。采用Abaqus对该坝在实测的地震加速度作用下的结构响应分析，采用混凝土损伤塑性材料模型，分析结构的稳定性和任意载荷作用下结构的破坏情况。

混凝土坝地震响应损伤分析                水平方向峰值响应

三、 水坝的稳态渗流和应力分析

    该问题中讨论的是位于岩石基础上的混凝土大坝，坝高30m，取岩体基础深30m，在30m的深处为不透水边界。

四、水电大坝沉降分析

    在水利水电行业，自然基础条件下混凝土大坝的基础沉降分析是一类非常关键的问题。