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高坝工程坝区岩体渗流应力耦合分析研究是高坝工程建设的关键技术问题之一。探寻耦合机理、研究分析方法、总结耦合特性对于优化大坝防渗排水设计、保证大坝安全和库岸边坡稳定具有重要意义。 从系统的观点看,耦合是系统环境变化后系统内部要素以及关联系统之间重新调整关系并达到新的平衡的过程。库水位升降是坝区岩体环境变化的主要原因。本文以库水位变化为影响条件,研究高坝工程裂隙岩体渗流应力耦合分析理论和耦合特性;以裂隙岩体系统为研究对象,重点关注岩体材料的力学变形行为、裂隙渗流行为及其相互影响关系;采用学科交叉和数值分析方法,以离散裂隙网络模型和等效连续介质模型为主进行研究。主要工作内容和成果如下: (1)用分形几何的信息维数理论研究裂隙渗流,提出了裂隙岩体结构面特征的信息维数计算方法,建立了信息维数与岩体渗透张量的分形关系。工程算例表明,信息维数比容量维数能更好地描述岩体结构面特征与渗流的关系。 (2)用Monte-Carlo方法生成岩体裂隙网络,应用岩体离散裂隙网络非稳定渗流数值分析方法,编制FORTRAN程序,模拟分析库水位升降变化下库岸边坡岩体非稳定渗流特性。 (3)按照裂隙开度变化与渗流的关系,建立岩体离散裂隙网络渗流应力耦合模型,编制FORTRAN程序,分析库水位变化下的裂隙岩体渗流与应力耦合特性,研究岩体非连续介质耦合分析数值方法的适应性。 (4)提出了坝基防渗排水参数优化设计原则和方法,分析了渗透动水压力对坝基双斜面深层滑动的影响,讨论了基于刚体极限平衡法的重力坝深层抗滑稳定分析有关问题。 (5)用等效连续介质渗流应力耦合理论和数值方法,分析某大型水电工程坝基和边坡岩体中渗流应力耦合特性,说明高坝工程设计应考虑岩体渗流应力耦合关系的必要性。