混凝土重力壩深層抗滑穩(wěn)定分析

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1、第2期(總第393期)吉林水利2015年2月[文章編號]1009—2846(2015)02—0001—03混凝土重力壩深層抗滑穩(wěn)定分析姜云龍．張立勇(四川大學(xué)水利水電學(xué)院，四川成都610065)[摘要】重力壩的深層抗滑穩(wěn)定性問題是影響壩體安全的關(guān)鍵。本文以某工程典型壩段深層抗滑穩(wěn)定為研究對象．采用多滑面抗滑穩(wěn)定分析方法和強(qiáng)度儲備法分析典型壩段壩基各滑移通道的深層抗滑穩(wěn)定性。并對比兩種方法在計(jì)算結(jié)果上的相同點(diǎn)和差異性。計(jì)算結(jié)果顯示，多滑面抗滑穩(wěn)定分析方法在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、錯動帶比較發(fā)育的壩基中的成果更為合理和真實(shí)【關(guān)鍵詞】重力壩；深層抗

2、滑穩(wěn)定；多滑動面方法；雙滑面方法[中圖分類號]rV331[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B2．1多滑面抗滑穩(wěn)定方程1工程概況圖1為多滑面模式下的深層抗滑穩(wěn)定計(jì)算示意圖，根據(jù)壩基巖層、錯動帶和結(jié)構(gòu)面分布，把滑官地水電站是雅礱江水電規(guī)劃五級開發(fā)的第裂面分為n塊．滑裂體表面作用有豎向應(yīng)力or和3座電站．為碾壓混凝土重力壩。最大壩高168m。水平向切應(yīng)力r．其中豎向應(yīng)力or由建基面以上豎壩址區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜．緩傾角錯動帶和裂隙較發(fā)向荷載(主要是壩體自重)產(chǎn)生，水平應(yīng)力．r由建育．分布比較普遍，壩基深層抗滑穩(wěn)定問題突出?；嬉陨纤胶奢d(主要是水推力)產(chǎn)生。

3、本文以官地水電站重力壩為背景．選取較有代表對于第i(i=2，3，??，n一1)個滑塊，根據(jù)剛體性的13#壩段作為分析對象．采用多滑面深層抗平衡原則．忽略滑塊間的剪力，由垂直于滑裂面方滑穩(wěn)定的方法分析其深層抗滑穩(wěn)定性．并與現(xiàn)行向的平衡方程可求出。規(guī)范規(guī)定的雙滑面方法計(jì)算成果作對比。=(尺i+△i)cosB,-aP~i崛一一[U~cos(+)一os(1崛)]-[Q,cos(ot椎)一Q1cos(oti_l鐫)](1)2多滑面模式下深層抗滑穩(wěn)定分析方法采用等安全系數(shù)法．列出滑塊i的安全系數(shù)K的求解公式如下：，NA．+cA一——一一——

4、一一，，、一(+f_1)sin(a／_1)一(Q+)sin(c~鐫)+(尺+△)si+△co考慮各滑塊安全系數(shù)相等．即2．2多滑面抗滑穩(wěn)定方程的求解K，=，==?=(3)(1)線性化求解方法那么／1,個滑裂體可以列出2n個方程，其中未上述推導(dǎo)的多滑面抗滑穩(wěn)定求解方程組為非知數(shù)K、N、Q，共2個，未知數(shù)個數(shù)等于方程個線性方程，把式(1)帶人式(2)可得：數(shù)，方程可以求解。，．!竺!!望，二!!堡：f4)作為一般情況．上述公式推導(dǎo)中各滑塊之間一Qsin(oq一。)一Qfsin(a蝎)+q的錯動面。根據(jù)研究，當(dāng)錯動面垂直時，所求安全當(dāng)

5、i=1(或=n)時，式(4)中令Q產(chǎn)0(或Q。=0)。系數(shù)最／b[1]，因?yàn)楫?dāng)錯動面不垂直時?；瑝K之間的通過上述變換，可將方程組簡化成t2個方程，摩擦力明顯增大。將嚴(yán)重影響滑塊體系相對位移，未知數(shù)只剩K和．Q，共n個，恰好可以求解方程整體安全系數(shù)將增大。組。由于式(4)為非線性方程組，以每個滑塊為單[收稿日期]2014—12-03[作者簡介】~&(1990一)男，四川大學(xué)水利水電學(xué)院，碩士，現(xiàn)從事水工結(jié)構(gòu)工作。吉林水利混凝土重力壩深層抗滑穩(wěn)定分析姜云龍等2015年2月體．其中K，為所有方程的共同未知量，最適合的求方程的真解，所以

6、式(4)-n6I看成K與Q，卜。之間的函解方法為迭代法。令K=Ko，由塊體1可求Q，依次數(shù)：遞推由塊體i(i=2，3，??，n一1)g求解Ql(=2，3，fIQn-1~()(，2，?，)(5)??，一1)；同時，當(dāng)K=Ko時，由塊體n可以求出1=F2(K)(i=n)一Q。如果是方程真解，則有Q。=Q，卜；相反，如根據(jù)實(shí)際工程和文獻(xiàn)網(wǎng)分析，(K)和F2(K)都果不是方程的真解時，Q。≠Q(mào)。。因此，計(jì)算時為K的單調(diào)函數(shù)，而且通常有(OF,)／aK≠(aF2)／0可對K進(jìn)行試算搜索，反復(fù)求解Q，卜。和Q。，直到K。F1(K)和(K)的

7、曲線如圖1所示，圖中‰為方獲得近似解，使得lQ-q．一。I≤(小量占為收程組的真解斂控制標(biāo)準(zhǔn))。從圖1可知，隨著K逼近真解，一(K)和(2)迭代方法的收斂性(K)之間的差值逐漸變小，從而說明線性化迭代求由于用Q和Q是否相等來判斷是不是解方法是收斂的。圖1F1、F2一K曲線設(shè)計(jì)洪水位：上游水位1330．18m。相應(yīng)下游3算例求解水位1223．62m：校核洪水位：上游水位1330．44m．相應(yīng)下游由于壩基錯動帶分布復(fù)雜，其中、水位1225．29m。容易貫通并形成深層滑動通道．本文根據(jù)13壩(3)泥沙荷載。壩前泥沙淤積高程1212．9

8、0m。段錯動帶分布，將13壩段在、，：三條錯淤沙浮容重6．0kN／m3。其內(nèi)摩擦角為12~。動帶組合下的滑移通道擬定為多滑面模式(4)揚(yáng)壓力。河床壩段壩基揚(yáng)壓力強(qiáng)度系數(shù)=(123456)及雙滑面模式(abe)。計(jì)算簡圖見圖2所0．25．在考慮抽排措施后，揚(yáng)壓力的