Page 135 - 2025年第56卷第2期

与围岩交界面的接触和受力状态。当初始间隙为 0 mm 时，上游及下游侧接触面法向应力先表现为压
应力，在温度最高时达到 0.16 ~ 0.2 MPa，后随着温度的下降转为拉应力，并在 69 d 时张开，蓄水前缝
宽较小为 0 ~ 0.13 mm，蓄水后上游侧缝宽急剧增大至 0.46 mm，而下游侧缝宽受蓄水影响较小；中部
主要随内部混凝土温度而变化，受通水冷却影响在 38 d 受拉张开，最大缝宽 0.58 mm，蓄水后缝宽有
所减小。当初始间隙为 0.5 mm 时，温度及蓄水过程对各部位缝宽的影响规律与 0 mm 初始缝宽情况较
为类似，但蓄水后上游侧最大缝宽值增至 0.95 mm。
（2）基于有限元混合法柔度迭代求解矩阵的特性，提出了矩阵方程的简化算法，极大提高了大型
复杂温控接触非线性问题的求解效率。
（3）利用本文考虑接触非线性的温度应力全过程仿真模型并结合有限元极限平衡法得到的堵头最
终抗滑稳定安全系数为 4.28，而通过刚体极限平衡法及弹塑性有限元法得到堵头的整体稳定安全系数
在 4.0 左右，3 种方法所得堵头抗滑稳定安全系数均满足规范不小于 3.0 的要求。刚体极限平衡法需要
事先人为给定不同接触面有效面积系数，常规弹塑性有限元一般仅考虑堵头自重和迎水面水压力，并
假定接触面的初始抗剪强度，而本文耦合算法能够得到接触面状态及稳定系数随时间的变化，无需假
设有效面积系数并且考虑了施工过程中的温度及接触效应，更符合实际情况，能够精确有效评估堵头
的抗滑稳定安全。
（4）从偏于安全考虑，本文蓄水阶段的计算中假定永久堵头单独承担水压作用。实际运行中，永
久堵头往往和临时堵头共同作用，此时其迎水面水压及周边渗流场、温度场会有一个较长的渐变演化
过程，因此，实际反馈分析时，需要综合考虑这些因素的影响机理。

参 考 文 献：

.
［ 1 ］ 中华人民共和国水利部 . 水工隧洞设计规范：SL 279—2016［S］ 北京：中国水利水电出版社，2016.
.
［ 2 ］ 侯珺 . 二滩工程导流隧洞堵头设计准则探讨［J］ 水力发电，1998（7）：34-37.
.
［ 3 ］ 伍鹤皋，苏凯，春光魁，等 . 导流隧洞堵头稳定性分析［J］ 武汉大学学报（工学版），2006（3）：6-10，40.
［ 4 ］ 董志宏，丁秀丽，叶三元，等 . 大型水电工程导流洞封堵体稳定性分析［J］ 长江科学院院报，2011，28（2）：
.
50-55.
［ 5 ］ 李焕焕，傅少君，王书法，等 . 孟底沟水电站导流洞堵头全工况稳定性分析及长度优化［J］ 科学技术与工
.
程，2021，21（11）：4607-4613.
［ 6 ］ 苏凯，伍鹤皋，向功兴，等 . 有限元强度折减法在导流隧洞堵头稳定性分析中的应用［J］ 水利水电技术，
.
2008（1）：43-46.
［ 7 ］ 曹嘉祺，王洪新，王平，等 . 基于荷载结构法和强度折减法的人防工程安全性评估方法［J］ 岩土力学，
.
2023，44（7）：2105-2114.
.
［ 8 ］ 王祥峰，林云，李洋波，等 . 溪洛渡导流洞堵头混凝土温控设计研究［J］ 三峡大学学报（自然科学版），2012
（5）：14-18.
［ 9 ］ 林鹏，李明，刘科，等 . 低热水泥碾压混凝土坝适应性智能通水策略研究［J］ 水利学报，2022，53（9）：
.
1028-1038.
［ 10］ 朱岳明，张建斌 . 碾压混凝土坝高温期连续施工采用冷却水管进行温控的研究［J］ 水利学报，2002（11）：
.
55-59.
.
［ 11］ 刘毅，辛建达，张国新，等 . 大体积混凝土温控防裂智能监控技术［J］ 硅酸盐学报，2023，51（5）：1228-1233.
［ 12］ 杜长劼，谢红强，肖明砾，等 . 导流洞封堵体温控设计及应力特征研究［J］ 水电能源科学，2017，35（3）：
.
101-105.
［ 13］ ZHAO L H，LIU Z，LI T C. Mixed finite element method for static and dynamic contact problems with friction and
.
initial gaps ［J］ Mathematical Problems in Engineering，2014，2014：465935.
［ 14］ LI T C，LIU X Q，ZHAO L H. An interactive method of interface boundary elements and partitioned finite elements
for local continuous-discontinuous deformation problems［J］ International Journal for Numerical Methods in Engi⁃
.
neering，2014，100：534-554.
— 275 —