不同滑移模式的重力坝失稳机理及安全度评价方法

结构面对坝体抗滑稳定极为不利,尤其是坝基内存在多组结构面,其深度、范围、厚度等因素均对坝体稳定具有较大影响。本文通过弹塑性有限元强度储备系数法,应用各向异性节理材料模拟岩层、泥化夹层、断层等对重力坝坝基抗滑稳定的影响,针对强度储备系数法缺乏标准的问题做出了一定的探讨,根据两个典型工程实例分析了建在不同结构面上的重力坝深层滑动的失稳机理、破坏模式及极限承载力等。研究分析表明对于不同滑移模式的重力坝失稳机理均表现为首先沿结构面滑动,直至尾岩抗立体压碎或者隆起失效时坝体达到其极限承载力。最后根据重力坝深层滑动失稳机理及其破坏模式,提出了与其配套的安全度评价方法。     

坝体深层抗滑稳定核算的广义文克尔地基法

一、坝体深层抗滑稳定核算中的问题(一)坝体的两种深层失稳形式重力坝坝基内如存在不利的软弱结构面时,就往往成为影响坝体安全的关键问题。此时,坝体可以带动一部分基岩沿着软弱面滑动     

坝体条分下的坝基抗滑力学机理及其影响分析

NB/T35026—2014《混凝土重力坝设计规范》中的多滑动面深层抗滑稳定计算方法,将坝体坝基均进行条分。考虑岩体中可能存在的节理裂隙,对坝基岩体进行条分符合客观实际,也是刚体极限平衡法的要求;而对坝体进行条分,将改变坝基竖向力的传力机理,从而影响计算精度。基于坝基面传力机理,对比分析了坝体条分和建基面应力分摊两种传力方式对计算结果的影响,并对滑移通道倾角和力学参数进行敏感性分析,进一步论证两种传力方式对计算结果的影响规律。结果表明,坝体条分情况下,坝体竖向荷载将在滑移通道上游区域大、下游区域小,当上游区域滑面倾向下游时,计算安全系数将偏小;反之,安全系数将偏大。     

小南海水电站左岸溢流坝抗滑稳定分析

小南海水电站左岸溢流坝坝基内发育有层间剪切带、地层挠曲、顺河向的长大裂隙等,使其存在抗滑稳定问题.经分析该坝段的工程地质条件,确定坝基中可能出现的深层滑动破坏模式后,分别运用刚体极限平衡法和基于FLAC 3D的强度折减法计算坝基抗滑稳定安全系数,对比分析两种方法的计算成果.由强度折减法计算所得的安全系数均高于混凝土重力坝设计规范中规定的安全系数1.10,表明坝基的可能破坏模式不会发生,而刚体极限平衡法所得安全系数较强度折减法偏小,表明坝基的双斜滑动失稳模式可能发生,需要引起注意但是对于不同的下游反向缓倾角裂隙倾角,两种方法所得安全系数的关系曲线变化趋势是一样的,倾角为40°时安全系数最小.     

小南海水电站左岸溢流坝抗滑稳定分析

小南海水电站左岸溢流坝坝基内发育有层间剪切带、地层挠曲、顺河向的长大裂隙等,使其存在抗滑稳定问题。经分析该坝段的工程地质条件,确定坝基中可能出现的深层滑动破坏模式后,分别运用刚体极限平衡法和基于FLAC 3D的强度折减法计算坝基抗滑稳定安全系数,对比分析两种方法的计算成果。由强度折减法计算所得的安全系数均高于混凝土重力坝设计规范中规定的安全系数1.10,表明坝基的可能破坏模式不会发生,而刚体极限平衡法所得安全系数较强度折减法偏小,表明坝基的双斜滑动失稳模式可能发生,需要引起注意。但是对于不同的下游反向缓倾角裂隙倾角,两种方法所得安全系数的关系曲线变化趋势是一样的,倾角为40°时安全系数最小。     

具有软弱夹层的坝基深层失稳模式的改进

对重力坝设计规范中坝基深层抗滑稳定计算模型提出改进意见,建议坝基主滑动体与抗力体间界面--第三破裂面倾角选用非直立的坝基深层失稳模式,并导出了新的计算公式,编制了相应的电算程序,计算分析坝基深层抗滑稳定安全度.第三破裂面倾角根据坝基深层抗滑稳定最不利的情况确定.     

概率极限状态设计法在坝基工程中的应用

为有效反映深层软弱结构面对坝基稳定的影响,针对坝基内部倾向上游的缓倾角结构面,建立了坝基深层抗滑稳定的单滑动面和双滑动面计算模型及相应的抗滑稳定极限状态设计表达式。将建立的模型和推导的理论公式应用于石板水电站重力坝坝基深层抗滑稳定复核计算,结果表明大坝坝基深层抗滑稳定是安全的,这与对大坝多年运行监测资料的分析得到的重力坝是安全稳定的结论相一致。     

基于接触模型的重力坝稳定分析

重力坝的深层抗滑稳定是大坝安全重要内容之一。基岩中的软弱结构面是造成大坝失稳的关键因素。采用接触单元模拟坝基结构面的法向和切向行为,通过分析不同折减系数下接触面的滑移状态和关键点的位移变化规律来综合评价坝基的稳定性。以中国某重力坝为例,建立三维非线性有限元模型,分析了在不同折减系数下坝体-地基系统的接触面滑移状态、关键点位移变化规律,并对大坝的稳定性进行了综合评价。     

大坝模型变形测试方法对比与分析

以某重力坝地质力学模型为基础,同时采用SP-10A电感式位移计和光纤传感监测两种方法对坝体位移以及坝基软弱结构面相对变位进行监测,得到了坝体变位曲线及软弱结构面变位曲线,分析了在坝基含软弱结构面条件下,重力坝超载过程中坝体与地基的变形破坏过程、坝基失稳模式、失稳机理及超载安全系数。结果表明:光纤传感器成功应用于地质力学模型试验的变形监测中,与传统位移计测得的位移变化规律大致相同,证明光纤传感技术用于地质力学模型试验的内部变形监测是可行的。     

重力坝深层抗滑稳定失稳判别标准探讨

深层抗滑稳定是重力坝设计中的重要问题。传统的刚体极限平衡法虽然计算简单且有丰富的工程实践,但无法分析坝基的破坏发展过程。数值分析可以模拟坝基应力、变形和破坏机理,在深层抗滑稳定分析中逐步得到广泛应用。基于有限单元法和有限差分法,通过强度折减分析重力坝深层抗滑稳定,探讨了不同失稳判别准则下稳定安全系数的差异性。以葛洲坝水利枢纽为例,采用有限单元法和FLAC3D显式差分法进行了重力坝深层抗滑稳定分析。结果表明,采用塑性区贯通判别准则进行抗滑稳定分析可行有效,控制标准可取为塑性区达到建基面宽度的15%。研究成果可为重力坝深层抗滑稳定设计提供参考。     

大藤峡水利枢纽泄水闸坝段深层抗滑稳定性问题

大藤峡水利枢纽主坝为混凝土重力坝。根据前期勘察及施工期开挖揭露,泄水闸坝段坝基岩体发育多条层间软弱夹层,性状较差、连续性好,产状缓倾下游偏左岸,可构成坝基深层滑移边界。针对上述工程地质问题,通过分析软弱夹层分布及性状,确定结构面力学参数;进行软弱夹层与断层、节理空间组合,确定滑移模式;以刚体极限平衡法进行滑面深度的敏感性分析,并进行坝基深层抗滑稳定性计算,评价坝基深层抗滑稳定性;对不满足规范要求的坝段,亦在计算成果基础上,提出了针对性处理措施,取得理想效果。研究成果可为大型水利水电工程重力坝深层抗滑稳定性研究提供启示和借鉴。     

混凝土重力坝深层抗震抗滑稳定分析研究

凝土重力坝沿坝基深层缓倾角软弱结构面的抗滑稳定是工程设计的一个关键技术问题,深层抗滑稳定分析主要采用刚体极限平衡的等安全系数法。在深层抗滑稳定分析中发现,抗力角的合理选取及抗力体底滑面角的确定对计算成果的可靠性至关重要。通过对亭子口重力坝深层抗震抗滑稳定性的分析研究,提出了抗力角的取值原则,即其最大值不能超过坝趾基岩竖直面上主应力方向与水平面的夹角,以及以抗力最小为原则确定抗力体底滑面与水平面的夹角;并依此原则用刚体极限平衡等安全系数法分析论证了该重力坝表孔坝段初步设计方案深层抗震抗滑的稳定性。     

土石坝抗震稳定的极限能力与评价标准研究

目前土石坝极限抗震能力的评判指标尚不统一,评价标准仍不明确,且缺乏合理的依据。本文基于地震反应分析,从坝坡抗震稳定性和地震滑移变形对土石坝的极限抗震能力进行了研究,提出以地震滑移变形发生突变作为土石坝抗震稳定极限能力的判定标准。以某沥青混凝土心墙堆石坝为例进行了计算分析,当地震峰值加速度为0.55g时,上、下游坝坡F_s1.0的累积时间分别为2.5 s和2.8 s,地震滑移变形分别为0.46 m和0.55 m,并产生了明显的突变。由此,可判定大坝的极限抗震能力为0.55 g。结果表明,土石坝的抗震薄弱部位位于坝顶1/5坝高范围内,符合实际震害的一般规律,建议该区域应采取合理的抗震措施。     

基于有限元法的混凝土重力坝抗滑稳定分析方法

混凝土重力坝抗滑稳定分析方法较常用的方法是抗剪断安全系数法,该方法忽视了坝体与基岩的应力应变关系,使接触面上的阻滑力与滑动力的计算结果存在一定的误差,导致抗滑稳定安全系数存在较大误差。利用有限单元法,在充分考虑坝体所受到的各种荷载及复杂的地质条件下,计算重力坝与基岩接触面上的阻滑力和滑动力,再利用抗剪断安全系数法对重力坝的抗滑稳定进行计算。得到了更为准确的能反应重力坝抗滑稳定的安全系数。分析结果表明,利用有限元法能够准确计算重力坝与基岩接触面上的阻滑力和滑动力,为重力坝抗滑稳定分析及评价提供了可靠依据。     

基于微粒群算法的重力坝坝基多滑面稳定可靠度分析

以往混凝土重力坝坝基抗滑稳定可靠度分析大多只研究单滑面或双滑面的情形,但通常的地质条件下,基岩内可能存在多滑面失稳,目前关于重力坝多滑面抗滑稳定可靠度的研究成果相对较少。本文在刚体极限平衡等安全系数法的基础上,提出了基于微粒群算法的重力坝坝基深层多滑面抗滑稳定可靠度计算方法,该方法能够处理非线性隐式功能函数的可靠指标计算问题,即根据可靠指标的几何涵义,将可靠度计算转化为约束优化问题,从而实现智能优化计算。3个算例分析表明,该方法计算工作量少,精度和计算效率高,算法适用性广,能够应用到复杂的坝基多滑面抗滑稳定可靠度计算中。工程实例分析表明,该方法具有较高的实用价值,可为重力坝稳定安全评价方法的深入研究与重力坝结构设计提供新的思路和技术支撑。     

小湾电站进水口高边坡稳定性研究

为了确定小湾电站边坡的最小安全系数,利用UTEXAS2软件对进水口正面、侧面共7个剖面进行了分析计算,对侧面采用圆弧搜索法计算安全系数,给出最危险滑移线;对正面边坡,根据其缓倾角断层和陡倾角结构面,采用非圆弧搜索法对指定滑面进行计算,将最危险的f3断层及gm89 8断层与各陡倾角结构面进行组合,得出当f3与陡倾角结构面f12进行组合时,在剖面6处安全系数最小的结论.     

高拱坝沿建基面抗滑稳定分析的研究

分析研究了拱坝沿建基面滑动问题的实质及在实际工程中发生的可能性。研究结果表明，在一定的几何与力学参数条件下，拱坝受水压和温度等荷载作用， 端推力确有使拱坝沿建基面滑动的可能。     

玛尔巴塞拱坝的破坏与拱坝上滑稳定分析

讨论了玛尔巴塞拱坝的垮与拱坝上滑稳定之间的统一性和相异性，分析比较了拱坝上滑稳定中的3种不同破坏形式，指出玛坝沿基岩内部上滑问题比一般沿基础接触面和周边缝的滑移复杂得多。强调对拱坝上滑问题应该给予足够的重视。     

重力坝深层抗滑稳定的数值分析

重力坝的深层抗滑稳定性是坝基设计中的重要问题。对于深层抗滑稳定问题比较严重的重力坝,数值分析是作为校核、验证或深入研究的重要手段。重力坝深层抗滑的数值模拟,其核心的问题归结为如何模拟坝基中软弱结构面。通过算例分析说明对软弱结构面采用接触处理法能更好的模拟坝基深层抗滑稳定问题,并把此接触处理法引入对武都17#坝段的数值模拟。