重力坝稳定分析考虑齿墙作用的探讨

重力坝的抗滑稳定性是重力坝设计中的一项重要内容,它有时控制了坝体体积的大小,直接影响到工程造价的高低.因此如何提高其抗滑稳定安全性,是重力坝设计的一项重要课题.在以往的重力坝设计中,为了防渗或增加抗滑安全的需要,在坝踵下部常设置齿墙,它对于坝体的抗滑稳定性起一定的作用,可以使坝基水平滑动面变成倾向上游的斜坡,这样将迫使坝下的部分岩体连同坝体一起滑动,从而增加了重量,有利于坝的稳定.或者在坝体沿坝底面呈水平滑动时,齿墙和坝体间存在抗剪断力,同样起到抗滑的作用,当然应取用二者的小值,但在以往的设计中,齿墙的抗滑作用只当作安全的储备因素来对待.本文认为,齿墙常与坝体浇成整体,在分析坝体抗滑稳定、计算安全系数时,也应计入齿墙的作用,以达到既安全又经济的目的.     

基于分项系数极限状态法与突变理论的重力坝深层抗滑稳定分析

针对传统方法在重力坝深层抗滑稳定分析中存在的问题,以某实际工程为例,建立重力坝有限元强度折减计算模型,并考虑荷载分项系数和坝基及软弱层的材料分项系数,通过逐步降低材料强度参数,利用ANSYS软件确定大坝关键节点水平位移与坝踵下方软弱层上、下两点位移差随折减系数变化的关系,引入尖点突变理论得到大坝深层抗滑稳定安全裕度为1.29,对重力坝的稳定性进行了判别。     

重力坝深层抗滑稳定计算中各参数的敏感性分析

采用传统的刚体极限平衡法导出了第二滑裂面为倾斜的双滑面深层抗滑稳定计算公式,针对重力坝深层抗滑稳定计算中各参数φ、θ、β的不确定性问题,以某重力坝为例对其参数进行了敏感性分析,并评价了各参数在抗滑稳定计算中对安全系数K的影响.结果表明,参数φ、θ、β对安全系数K均有一定影响,在实际工程中应充分考虑这些影响,以便使工程达到既安全又经济的目的.     

基于灰色关联法的大坝深层抗滑稳定敏感性分析

重力坝的深层抗滑稳定分析是大坝设计中极为重要的一部分,根据重力坝深层抗滑稳定影响因素的敏感性可快速、准确地施加措施,目前关于重力坝深层抗滑稳定影响因素的敏感性研究还不够深入.本文依托工程实例,以抗滑稳定安全系数作为评价指标,采用正交试验合理设置试验数组,基于灰色关联法对各影响因素进行敏感性分析.结果表明,处于水平岩层的...     

重力坝深层抗滑稳定接触非线性有限元分析

鉴于复杂地基上重力坝深层抗滑稳定分析传统算法的局限性,将接触问题引入重力坝深层抗滑稳定分析中,验算大坝抗滑稳定性。针对某重力坝工程地质条件和受力特点,建立有限元接触模型,考虑接触非线性的特性和法向应力与剪应力之间的交叉影响,提出基于强度折减法的接触非线性有限元算法,对预设缝进行整体降强,根据坝基特征点突变并结合接触缝滑移连通情况确定深层滑动面及稳定安全系数,并与传统算法计算结果进行比较。结果表明,接触算法具有自动搜索危险滑面、计算量少、收敛性好的优点。     

接触面状态判据在重力坝深层稳定性分析中的应用

有限元强度折减法是分析重力坝抗滑稳定的常用方法之一,其计算所得安全系数与所选择的失稳判据密切相关。基于有限元强度折减法,提出一种以接触面状态作为失稳判据的方法,即将有限元模型中的滑动接触面全部处于滑动或脱开状态时的折减系数作为抗滑稳定安全系数。以某重力坝的两种深层滑动模式为例,分别建立三维有限元模型,采用接触面状态判别法进行稳定计算,并与剪力比例法、计算收敛性判据、关键点位移突变性和塑性区贯通性判据进行对比分析,证明所提的以接触面状态作为失稳判据的合理性和有效性,为重力坝抗滑稳定分析提供了一种新思路。     

层状岩基重力坝深层抗滑稳定分析

针对含软弱夹层的层状岩基重力坝深层抗滑稳定问题,在分析层状岩基的深层失稳模式的基础上,提出了深层滑动面的自动搜索方案,并利用刚体极限平衡法研究了软弱夹层的埋置深度、位置及倾角对深层抗滑稳定安全系数的影响规律,进而利用深层滑动面搜索方法分析了向家坝水电站左非~#3坝段坝基的深层抗滑稳定性。结果表明,左非~#3坝段坝基深层抗滑失稳模式为坝踵岩层断裂滑移模式,在正常蓄水状态下该坝基深层抗滑稳定性满足规范要求。     

基于有限元超载—折减综合法的重力坝深层抗滑稳定性分析

针对某混凝土重力坝坝基存在3层粘土软弱夹层可能引起坝基深层滑动问题,提出了有限元超载—折减综合法,利用ANSYS有限元分析软件构建了该坝溢流坝段深层抗滑稳定分析模型,通过关键点水平位移的变化判断坝基深层滑动失稳情况,进而求得坝基抗滑稳定安全系数介于3.00~3.25之间。与刚体极限平衡双斜面法及强度折减法、超载法相比,有限元超载—折减综合法所得抗滑稳定安全系数接近于前三者的平均值（3.02～3.32）,评价结果更偏于安全。     

三斜面法在重力坝深层抗滑稳定性分析中的应用

针对重力坝深层抗滑稳定双斜面法存在的不足,探讨了重力坝深层抗滑稳定的三斜面法,将坝趾处分界面的倾角及其上抗力方向角作为未知量,在三个倾斜滑裂面上建立等安全系数法极限平衡方程,根据抗滑稳定安全系数极值条件,通过迭代和双重搜索试算求解最小的安全系数和最危险的滑裂面形态。计算结果表明,三斜面法更贴近实际工程的客观条件,比双斜面法更合理可靠、更具有普遍适用性。     

侧向阻力对重力坝深层抗滑稳定的影响分析

本文针对软弱结构面走向与坝轴线相交这一重力坝深层抗滑稳定分析中比较普遍的情况，在对滑动体所受到的侧向阻力作用机理进行分析的基础上，对单滑裂面和复合滑裂面两种基本滑动模式，计入侧向阻力，进行了深层抗滑稳定的空间刚体极限平衡分析。最后给出了一个分析侧向阻力影响的计算实例。     

修正的Mohr-Coulomb准则在重力坝建基面抗滑稳定分析中的应用

针对有限单元法在重力坝建基面抗滑稳定控制中量化标准缺失的问题,采用自适应隐式本构积分算法推导了修正的Mohr-Coulomb准则,通过ABAQUS编写成UMAT子程序,用于重力坝建基面抗滑稳定分析,并针对典型重力坝坝型选取常见下游坝坡率,应用强度折减系数法分析了同一网格尺寸下不同坝高对建基面屈服区的影响。结果表明,在对应建基面屈服区贯通率达到15%时的强度折减系数随坝高增加而降低,且在强度折减系数小于1.8时建基面的屈服范围与坝高呈正相关,强度折减系数为1.6时具有明显的线性关系,并结合工程实例验证了结论的可靠性。     

折线台阶状基础面重力坝的抗滑稳定性分析

折线台阶状基础面重力坝的抗滑稳定性分析,目前尚无统一完善的计算方法,基于滑楔法及重力坝深层抗滑稳定分析方法,提出了一种视坝体为刚体、滑动体由若干楔形体组成的简易方法,编制了计算程序,并将其应用于漫湾水电站#4坝段抗滑稳定性分析中.结果表明,该方法简便实用、计算成本低,且精度较高.     

复杂地基下重力坝抗滑稳定可靠度分析

针对复杂地基条件下重力坝不同抗滑稳定评估方法的适应性问题及传统刚体极限平衡法中多滑面功能函数难以显式建立的现状,在传统安全系数评估方法的基础上,构建了失效通道的抗滑稳定功能函数,结合响应面方程和验算点法进行抗滑稳定可靠度分析,提出了考虑失效模式间相关性的基于条件概率降维法（DRMCP法）的复杂地基重力坝多通道失效的串联体系可靠度计算方法,实现了对复杂地基情况下的高混凝土重力坝抗滑稳定安全可靠性进行分析。某高重力坝实例分析结果表明,地基材料的复杂性、变异性造成同一滑移通道安全系数与可靠度并非完全对等,复杂地基情况下体系可靠度主要取决于最薄弱通道的单点可靠度。     

某斜墙坝上游坝坡滑坡机理及防治措施

为分析某斜墙坝上游坝坡滑坡变形机理并提出针对性治理措施,结合现场勘查及数值计算分析滑坡形成过程及发展趋势,确定诱发上游坝体滑坡的主要原因为土工膜破坏、降雨入渗、历史填土碾压缺陷等。根据坝体滑坡成因机制,结合大坝工程地质条件,比选上游坡压重与增设抗滑桩方案,发现采用抗滑桩进行支挡不仅能有效提高坝坡抗滑稳定安全系数,且经济性良好、可实施性强。     

重力坝岸坡坝段建基面稳定分析

重力坝岸坡坝段在开挖建基面时由于其地形限制而形成台阶式建基面,与河床坝段相比,岸坡坝段的稳定性分析更为复杂,针对台阶式岸坡坝段的稳定计算研究较少,基于重力坝岸坡坝段受力特性,结合毕肖普法、克莱法,推导出一种岸坡坝段的三维稳定分析方法,并以澜沧江干流上的某重力坝的左岸#11坝段为例,采用该方法进行建基面的稳定性分析。结果表明,#11坝段的稳定安全系数符合规范要求,证明推导出的稳定分析方法在台阶式岸坡坝段上的应用是可行的。     

拱坝推力墩稳定性分析

鉴于推力墩的稳定性关乎拱坝整体安全,从抗滑和抗倾覆两方面考虑,采用刚体极限平衡法和等效应力法分析了推力墩的抗滑和抗倾覆稳定性,并以威后拱坝推力墩为例,验证了两种方法在推力墩抗滑和抗倾覆稳定性分析中的应用。结果表明,刚体极限平衡法和等效应力法相结合,能较好地分析推力墩的整体稳定性。     

填筑密实度对某均质土坝渗流及稳定性的影响分析

为分析填筑密实度对某均质土坝的影响,通过高密度电法检测结合钻探资料分析了坝体填筑缺陷,根据检测结果确定坝体不密实区域,采用数值方法计算了填筑密实度对大坝渗流及水位快速下降时稳定的影响。结果表明,该大坝表面存在雨水入渗通道并延伸至坝体内部,且在一定深度以下存在松散填筑土体,该松散区域的存在会削弱大坝整体防渗性能,抬高坝体浸润线,并在填筑密实度存在差异的部位产生过大的渗透坡降,且在水位骤降时上游坡抗滑稳定安全系数较小,滑移深度增大。     

基于突变理论的重力坝失稳判据研究

为研究坝基倾向下游的缓倾角软弱结构面的稳定问题,采用有限元强度折减法,建立了重力坝坝趾夹层处上下两点的相对位移与强度折减系数尖点突变模型,并通过建立模型的标准势函数来比较其判别式与零的大小关系,进而判断重力坝是否失稳。实例应用结果表明,以此模型为失稳判据可以体现重力坝失稳过程的突变性,同时能够将安全系数量化到一个客观具体的数值。     

强震持时对重力坝坝体-坝基整体损伤演化的影响

为分析地震动持续时间对重力坝坝体—坝基整体损伤演化的影响,基于塑性损伤力学理论,综合考虑重力坝坝体—坝基材料非线性损伤,以某重力坝为例建立坝体—坝基整体损伤力学模型,分析不同强震持时下的坝体—坝基体系动态响应及累积破坏规律,并探讨了强震持时的确定方法。结果表明,强震持时对重力坝坝体—坝基体系损伤演化影响明显,强震持时越长,重力坝坝体与坝基产生的损伤累积破坏范围越大;坝体抗震薄弱部位主要位于坝头下游折坡处附近,坝基抗震薄弱部位主要位于坝踵基岩处,且坝基损伤程度大于坝体损伤程度;强震作用下,重力坝坝体—坝基体系产生的塑性耗散能大于损伤耗散能,二者随着强震持时的增加均表现出不可逆的增长。研究成果可为大坝抗震设计提供参考。     

基于改进有限元重度增加法的抗滑桩加固边坡稳定性分析

针对目前抗滑桩设计中存在的计算结果主观性较大,且常规的有限元重度增加法的计算结果偏大的问题,基于理论推导对常规有限元重度增加法进行了改进,并将该改进方法应用于某边坡工程中,建立了自然边坡三维有限元模型,计算了该自然边坡的整体安全系数,并与极限平衡法和强度折减法进行对比分析,验证了改进方法的有效性,进而将其应用于抗滑桩加固边坡稳定性分析中,通过与相同安全系数下通用理正软件的计算结果相比,表明该改进方法在计算抗滑桩加固边坡稳定性中具有可行性。