Page 296 - 《振动工程学报》2026年第3期

第 39 卷第 3 期 振 动 工 程 学 报 Vol. 39 No. 3
2026 年 3 月 Journal of Vibration Engineering Mar. 2026

复杂波场效应对胶凝砂砾石坝地震响应影响研究

何卫平 1，2 ， 刘 旺 ， 宋俊杰 ， 曹绪文 ， 彭云枫 1，2
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（1. 三峡大学水电工程施工与管理湖北省重点实验室，湖北 宜昌 443002； 2. 三峡大学水利与环境学院，湖北 宜昌 443002）

摘要: 本文从物理角度揭示工程场址复杂波场的实际特征，并引入随机波场方法建立与场地谱相符的四维波场信息，对比垂直
入射模型和复杂波场模型结果，研究复杂波场效应对胶凝砂砾石坝地震响应的影响。研究结果显示，胶凝砂砾石坝场址的波
场特征包含波场的复杂性、复杂波场的传播过程和地基辐射阻尼效应。通过垂直入射模型和复杂波场模型得到胶凝砂砾石坝
的水平向加速度等值线接近水平分布，竖直向加速度等值线呈现峰型分布，动静综合第一主应力的受拉区出现在坝踵，第三主
应力较大值出现在坝趾。在特征部位响应方面，复杂波场效应引起胶凝砂砾石坝响应峰值均值和分布范围的增加，其中坝踵
第一主应力峰值的均值和分布范围分别增加 37.5% 和 70.2%，复杂波场效应使峰值响应的分布类型由垂直入射模型的窄高型
变为复杂波场模型的宽矮型。在单个算例影响方面，复杂波场效应可能引起响应峰值的增加或减小，算例中坝踵第一主应力
峰值的变幅范围为−6.3%~81.9%，其中增幅算例占比 92%。
关键词: 胶凝砂砾石坝； 复杂波场效应； 垂直入射模型； 复杂波场模型； 地震响应
中图分类号: TV312 文献标志码: A DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004⁃4523.202403029

Influence of complex wavefield effect on seismic response of hardfill dam

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HE Weiping ， LIU Wang ， SONG Junjie ， CAO Xuwen ， PENG Yunfeng 1，2
（1.Hubei Key Laboratory of Construction and Management in Hydropower Engineering， China Three Gorges University，
Yichang 443002， China； 2.College of Hydraulic and Environmental Engineering， China Three Gorges University，
Yichang 443002， China）
Abstract: This study investigates the physical characteristics of complex wavefields at engineering sites and employs a stochastic
wavefield method to generate four-dimensional wavefield data compatible with the site’s response spectrum. The influence of the
complex wavefield effect on the seismic response of the hardfill dam is exposed through the vertical incidence model and the com ⁃
plex wavefield model. The analysis reveals that the wavefield characteristics at the hardfill dam site encompass three key aspects：
the inherent complexity of the wavefield itself， its propagation process， and the radiation damping effect of the foundation. Results
from both models indicate that the contours of peak horizontal acceleration within the dam are nearly horizontal， while those of peak
vertical acceleration exhibit a dome-shaped distribution. The tensile stress appears at the dam heel area， and large compressive
stress at the dam toe area. The complex wavefield effect triggers increases in the mean value and range of peaks of the hardfill dam.
For the peak σ 1 at the dam heel， the mean value is increased by 37.5%， and the range of peaks by 70.2%. The probability density
curve is narrow-high type from the vertical incidence model and wide-low type from the complex wavefield model. In the aspect of a
single case， the complex wavefield effect may increase or decrease the peak response. In calculation cases， the change-levels of
peak σ 1 at the dam heel are from -6.3% to 81.9%， of which the increase cases account for 92%.

Keywords: hardfill dam；complex wavefield effect；vertical incidence model；complex wavefield model；seismic response

胶 凝 砂 砾 石 坝 是 由 RAPHAEL ［1］ 和 LONDE 良等优势 ［7⁃10］ 。该坝型已逐渐在各个国家发展应用，
［2］
等 提出、众多学者推动发展的一种坝型 ［3⁃6］ ，也称为 典型工程如希腊的 Platanorryssi 坝（95 m），土耳其的
Hardfill 坝或 CSG 坝。该坝型采用对称剖面设计， Beydag 坝（100 m）、Cindere 坝（107 m）和 Oyuk 坝
选择场址砂砾石料和胶结料拌合浇筑形成，具有经 （100 m），阿尔及利亚的 Koudiat Aerdoune 坝（120 m）
济实用、施工便捷、安全性和稳定性高、抗震性能优 等。在中国境内，胶凝砂砾石坝经历了从围堰到永

收稿日期: 2024⁃03⁃13； 修订日期: 2024⁃04⁃22
基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51809152）；湖北省重点实验室开放基金资助项目（2023KSD22）