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水库大坝水平静水应力竖向分布规律的新认识与数学模拟
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摘要：以地球物理学基本理论为指导，根据地球重力场的特点，探讨了水库大坝侧压力及水平静水应力的来源，提出了水库大坝水平静水应力产生的主要原因在于水体重力（即水体地心引力）的观点。水体重力不仅可以产生竖向静水应力，而且还可产生水平静水应力。给出了水体重力所致水平静水应力的科学表达方式。提出了水库大坝静水侧压力及水平静水应力计算的一种新方法，找出了水库大坝水平静水应力的竖向分布规律。
关键词：水库大坝 静水侧压力 水平静水应力 起因 科学表达 计算方法
1 引言
目前，水库大坝迎水压力与应力计算采用的方法主要有经典计算法、有限差分法、有限单元法，等[1－15]。笔者及科研组在水库大坝设计与监测[16－18]实践中发现，沿坝体迎水面测得的水平静水压力存在明显的竖向梯级分布的特点、越靠近坝底压力越大，随着深度的增加，坝体迎水面的水平侧压力远大于同一水深处水体受到的竖向正压力（即静水压强），且坝体迎水压力的实测值与目前的各种理论计算值间存在较大的差异。为了弄清坝体迎水压力实测值与理论计算值间存在差异的原因，笔者进行了十余年的思考与探索。在长期的思索中，笔者认为水平静水应力产生的最根本原因在于水体重力（即水体地心引力），水体重力不仅可以产生竖向静水应力，而且还可产生水平静水应力（这一点恰恰在近一个世纪的时间里没能引起人们的注意）。笔者以地球物理学基本观点及地球重力场理论为指导，经过缜密的理论推导，得出了水体重力所致水平静水应力的科学表达方式，并以此为基础，提出了一种水库大坝静水侧压力及水平静水应力计算的新方法，初步总结出了水库大坝水平静水应力的竖向分布规律，并在实际工程中进行了应用，取得了一定的工作业绩，故特撰此文。
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