HYDRO MECHANICAL EFFECT OF FOUNDATION ROCK MASS ON STABILITY OF CONCRETE GRAVITY DAMS
O n e o f t h e m o s t i m p o r t a n t f a c t o r s f o r t h e d e s i g n a n d s i t e s e l e c t i o n o f c o n c r e t e g r a v i t y d a m s i s t h e r o c k m a s s f o u n d a t i o n. C o n c r e t e d a m f o u n d a t i o n s a r e o f t e n r o c k m a s s e s w i t h s e v e r a l d i s c o n t i n u i t i e s. T h e e x i s t e n c e o f d i s c o n t i n u i t i e s i n r o c k m a s s, a n d t h e i r c h a r a c t e r i s t i c s, s u c h a s a p e r t u r e, r o u g h n e s s, s t i f f n e s s, d i p a n g l e, s p a c i n g, g e o m e t r i c s i t u a t i o n r e l a t i v e t o d a m b o d y, a n d e t c, c a u s e r o c k m a s s t o h a v e c o m p l i c a t e d b e h a v i o r. F u r t h e r m o r e, t h e h y d r o-m e c h a n i c a l i n t e r a c t i o n o f j o i n t e d r o c k m a s s i n t h e f o u n d a t i o n o f a d a m i n c r e a s e s i t s c o m p l e x i t y. A l s o, u p l i f t p r e s s u r e u n d e r t h e d a m b o d y i s a n i m p o r t a n t f a c t o r i n t h e d e s i g n o f s u c h d a m s, w h o s e d i s t r i b u t i o n u n d e r t h e d a m d e p e n d s o n t h e w a t e r h e a d i n t h e u p a n d d o w n s t r e a m o f t h e d a m a n d t h e j o i n t s e t c h a r a c t e r i s t i c s i n t h e f o u n d a t i o n. A n o t h e r p r o b l e m t h a t h i n d e r s t h e s t a b i l i t y o f g r a v i t y d a m s i s t e n s i o n c r a c k i n t h e u p s t r e a m a n d o f t e n i n t h e h e e l o f t h e d a m. A c c o r d i n g l y, i g n o r i n g t h e r o l e o f d i s c o n t i n u i t i e s i n d e s i g n o f d a m s m a y c a u s e u n r e a l i s t i c f o r c e s o n t h e d a m a n d f o u n d a t i o n s, o r m a y h a v e a d v e r s e e f f e c t s o n t h e s t a b i l i t y a n d e f f i c i e n c y o f t h e d a m. I n t h i s r e s e a r c h, t h e s t a b i l i t y o f a t y p i c a l 100 m h e i g h t g r a v i t y d a m o n a j o i n t e d r o c k m a s s f o u n d a t i o n, w i t h t w o a n d t h r e e r e g u l a r j o i n t s e t s, w a s i n v e s t i g a t e d u s i n g t h e d i s t i n c t e l e m e n t c o d e, U D E C. I n o r d e r t o p r o v i d e a n i n i t i a l s t a t e i n t h e m o d e l f o r c o n t r o l l i n g d e s i g n r e q u i r e m e n t s, d a m c o n s t r u c t i o n a n d t h e f i r s t i m p o u n d m e n t o f t h e m o d e l w e r e c o n s i d e r e d u n t i l t h e o c c u r r e n c e o f s t e a d y s t a t e s e e p a g e f l o w i n t h e w h o l e d a m a n d f o u n d a t i o n s y s t e m.O w i n g t o t h e f a c t t h a t b o t h f l o w a n d e q u i l i b r i u m e q u a t i o n s w e r e a c t i v e i n a l l p r o c e s s e s o f s i m u l a t i o n s, h y d r o-m e c h a n i c a l b e h a v i o r, w i t h t h e e f f e c t s o f j o i n t s e t c h a r a c t e r i s t i c s, w a s c o n s i d e r e d. T h i s p r o c e s s w a s r e p e a t e d b y c h a n g i n g t h e d i p a n g l e o f t h e j o i n t s e t s a n d r e s u l t s w e r e c o m p a r e d w i t h e a c h o t h e r. A l l d e s i g n r e q u i r e m e n t s w e r e c o n t r o l l e d i n e a c h m o d e l a n d c o m p a r e d w i t h t r a d i t i o n a l m e t h o d s o f d e s i g n i n g g r a v i t y d a m s, i n w h i c h t h e d a m f o u n d a t i o n w a s c o n s i d e r e d c o n t i n u o u s. T h i s e v a l u a t i o n c o n s i s t s o f t h e o v e r t u r n i n g o f t h e d a m, s l i d i n g o n t h e f o u n d a t i o n s u r f a c e, t e n s i o n c r a c k d e v e l o p m e n t a t t h e b a s e o f t h e d a m a n d t h e g l o b a l s t a b i l i t y o f t h e d a m a n d r o c k m a s s f o u n d a t i o n.T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e n u m b e r, d i p a n d c h a r a c t e r i s t i c s o f j o i n t s e t s a r e v e r y e f f e c t i v e p a r a m e t e r s i n d i f f e r e n t k i n d s o f s t a b i l i t y o f g r a v i t y d a m s. O n t h e o n e h a n d, t h e u p l i f t p r e s s u r e c h a n g e s d r a m a t i c a l l y, d u e t o c h a n g e s i n t h e j o i n t s e t d i p a n g l e s, a n d o n t h e o t h e r h a n d, t h e p a t t e r n o f i n s t a b i l i t y i n t h e w h o l e s y s t e m w a s c o n t r o l l e d t h r o u g h t h e f o r m a t i o n o f a s p e c i f i c m e c h a n i s m i n t h e d i s c o n t i n u o u s r o c k f o u n d a t i o n. I n c o m p a r i s o n w i t h t r a d i t i o n a l m e t h o d s o f g r a v i t y d a m d e s i g n, i t i s n o t e d t h a t i n t h e d e s i g n o f g r a v i t y d a m s o n a n a b u t m e n t w i t h c o n t i n u o u s m e d i a, m o r e c a u t i o n s h o u l d b e t a k e n i n t o a c c o u n t r e g a r d i n g t h e d i s c o n t i n u o u s m e d i a.
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