西水峪水库拱坝坝肩稳定分析中的一些问题

拱坝本身安全度较高，但必须建立在两岸坝肩基岩稳定的基础上，国外拱坝的失事绝大多数由坝肩岩体失稳引起坝身破坏。我国对此已开始重视，把拱座稳定分析列入了拱坝规范。拱坝坝肩稳定问题已成为决定拱坝方案、设计和施工成败的关键。西水峪水库拱坝，是一座中型拱坝。根据西水峪地质情况，从拱坝坝肩稳定计算出发，对如何合理选择可能滑动面和滑动岩体，作出了结合实际情况的计算项目，采用按单位高度拱圈和分层累计两种计算方法，     

龙桥拱坝左坝肩稳定分析

龙桥拱坝左坝肩岩体存在两个软弱夹层,坝肩岩体有沿夹层面发生滑动的可能.基于弹塑性本构模型和Drucker-Prager屈服准则,采用三维非线性有限元法,分别利用超载法、强度储备法对左坝肩稳定性进行了分析,判断出坝肩整体安全度很低.采取混凝土网状结构加固后,坝肩整体超载安全度由4提高到8,整体强度储备安全度由1.2提高到2.计算结果表明:加固后,坝肩的整体稳定性有了很大的提高.     

基于非线性有限元法的高拱坝坝肩岩体抗滑稳定分析

高拱坝的安全性在很大程度上依赖于坝肩岩体的稳定性,目前在设计中,高拱坝坝肩岩体稳定性分析方法主要是刚体极限平衡法,但该法不能考虑岩体的应力-应变关系,不能很好地反映坝肩岩体的破坏机理以及拱坝与坝肩岩体的相互作用效应。本文从摩擦理论和矢量几何出发,导出了三维可能滑体的抗滑稳定安全系数计算公式,并通过等参逆变换的方法,将非线性有限元法的计算成果纳入到所建立的公式中,形成了“基于非线性有限元的高拱坝坝肩岩体抗滑稳定分析方法“。具体工程的应用成果表明,所给出的基于非线性有限元的坝肩岩体抗滑稳定分析方法充分反映大坝与坝基岩体的共同作用效应,是进行高拱坝坝肩岩体稳定性分析的一种有效方法。     

考虑断续节理影响的溪洛渡拱坝模型破坏试验研究

金沙江溪洛渡工程大坝为混凝土拱坝,最大坝高278m,拱坝坝肩及坝基岩体内未见大的断层及软弱结构面,坝肩稳定性主要受分布于岩体内的层间和层内错动带以及节理裂隙的控制。本文用超载法对溪洛渡拱坝稳定安全系数相对较低的410m高程平面拱圈及其坝肩岩体进行模型破坏试验,主要研究超载条件下含断续节理岩体的破坏过程、破坏形态和破坏机理。试验表明:由于玄武岩的脆性特点,模型坝肩岩体呈脆性破坏,其破坏机理是裂隙端部的应力集中引起岩桥的断裂撕拉破坏,随着超载倍数的增加,裂缝开度增大,最后呈现阶梯状破坏形态。     

某混凝土双曲拱坝建基面选择研究

拱坝建基面选择主要决定于坝基岩体的承载力和滑动稳定性。本工程基岩裸露,岩体呈整体块状结构,强度高,但坝基范围内岩体岩性不一致,导致基岩强度不同。根据地形地质条件,对拱坝建基面的可利用岩体进行多方案论证研究,同时对坝体应力、坝肩稳定、整体稳定等进行大量分析及模型试验,最终确定合理经济的坝体建基面。     

大花水水电站右坝肩抗滑稳定边界地质条件复核分析

大花水水电站高薄拱坝位于顺向河谷上，左岸为软硬岩相间的逆向坡，右岸为硬岩顺向坡。右坝肩下游约160m为垂直河向的陡壁（临空面），山体单薄，坝肩岩体内断层、裂隙发育，均对坝肩抗滑稳定不利。本文在前期勘测资料及施工期开挖揭露实际地质情况的基础上，对右坝肩各组结构面发育特征、力学参数及沿各（组）结构面滑动破坏模式进行了综合的分析研究与复核。     

云河拱坝抗滑稳定分析

坝肩稳定是拱坝安全的关键,采用刚体极限平衡法进行抗滑稳定计算,必须合理选择滑动面及力学参数,对云河这种地形、地质条件较为恶劣的拱坝,需经有限元计算和地质力学模型实验进行验证,以确保拱端岩体的抗滑稳定。     

混凝土拱坝坝肩抗滑稳定三维非线性有限元分析

拱坝坝肩的稳定是保障拱坝安全的关键因素之一。目前,拱坝坝肩稳定分析多采用刚体极限平衡法,该法不能考虑岩体的弹塑性变形,也不能模拟岩体构造的复杂性,所以就不能很好地反映坝肩岩体的破坏机理以及坝体与基岩的整体作用效果。从材料的弹塑性理论出发,应用三维非线性有限元法对坝体和坝肩岩体抗滑稳定进行分析。通过对具体工程模型的计算分析,分别以荷载突变和材料强度逐渐降低两种方式对坝肩岩体抗滑安全稳定给予评价。工程分析成果表明:非线性有限元法是进行拱坝及坝肩稳定分析的一种有效方法,能充分反映大坝与坝基岩体的共同作用效应。     

五谷溪水库拱坝坝肩抗滑稳定分析论证

以往在拱坝坝肩抗滑稳定分析计算过程中,会出现实际发育裂隙的走向与拱坝坝肩呈负角度的情况,在选择滑动模式时存在找不出滑移面的问题,针对这个问题,本文结合工程案例,用以实际裂隙面组合分析法、假定滑移面分析法两种方法分别计算坝肩抗滑稳定,并对两种计算结果进行对比分析。计算结果表明:实际裂隙面组合分析法计算成果可作为拱坝体型结构设计的主要依据,当找不出滑移面时可采用假定滑移面分析法来计算,计算结果是满足要求的。     

拱坝坝肩抗滑岩体遭破坏后的抗滑稳定复核计算分析

本文以桑郎水库工程为实例,通过平面及空间两种计算方法对坝肩抗滑岩体遭超挖破坏后的抗滑稳定安全系数进行计算分析,提出在现行水利行业标准及规范下,拱坝设计过程中坝肩抗滑稳定安全系数富余度的一些看法,供水利水电工程大坝设计参考。     

基于极限平衡法和有限元法的岩质高边坡稳定性分析

以某水电站右岸坝肩开挖岩质高边坡为例,利用极限平衡方法和二维有限元方法对该边坡在天然工况、开挖工况和加固工况的抗滑稳定性进行了数值模拟及对比计算分析。结果表明简布法和条分法的计算结果与有限元的计算结果较为接近,通过有限元强度折减法计算的安全系数小于极限平衡方法计算的安全系数,极限平衡方法搜索的滑动面是一个圆弧,有限元计算得到的是一条滑动带,极限平衡法搜索的滑带相对较小,在有限元计算的滑带之内。     

基于坝—岩基—水耦合解析的坝肩动力稳定分析

为了模拟三维状态下坝、岩基、库水的动力相互作用机理,研究提出了基于坝—岩基—水耦合的三维有限元分析方法。通过分析坝—岩基—水耦合动力相互作用理论,给出了坝—库水体的耦合条件、坝—岩基—库水的边界条件以及地震时粘性边界的分析方法。以某拱坝工程为实例,应用耦合三维有限元方法计算了拱坝及滑裂面应力分布,采用有限单元法和刚体极限平衡法,计算了坝肩各处的抗滑稳定安全系数。结果表明:最大拱向应力、梁向应力均出现在下游面,分别为1.43 MPa、1.50 MPa,在材料可承受的范围内。通过有限元法计算得到的拱坝坝肩岩体抗滑稳定安全系数为2.78~3.23,通过刚体极限平衡法计算的抗滑稳定安全系数为2.89~3.43,两者相差很小,说明该计算方法是有效的。研究成果可为拱坝坝肩抗滑稳定分析提供参考。     

基于坝肩失稳破坏模式的高拱坝地基体系地震易损性分析

为了开展高拱坝-地基体系整体稳定地震易损性分析,从坝肩潜在滑块滑动失稳破坏模式出发,综合考虑了地震动和材料参数的不确定性,采用增量动力分析方法（Incremental Dynamic Analysis,IDA）,开展了基于概率统计框架的1000次非线性动力响应分析。分别采用特征点残余滑动位移和滑动面积比作为评价结构响应的性能指标,以地震动峰值加速度（peak ground acceleration,PGA）为地震动强度指标,定量的划分了高拱坝-地基体系的不同性能水平,绘制了地震易损性曲线,并对不同极限状态下的地震易损性进行了评估和分析。结果表明,基于特征点残余滑动位移的IDA曲线可以将高拱坝-地基体系分别划分为局部滑动破坏和整体滑动失稳破坏两个破坏等级;基于滑动面积比的IDA曲线可以划分为轻微滑动破坏、中等滑动破坏和整体滑动失稳破坏三个破坏等级;从而根据高拱坝-地基体系的实际地震需求从概率意义上评判结构所处的破坏状态,为高拱坝的抗震优化设计、加固和维修决策提供科学依据。     

岩坡稳定性三维分析的分类坐标法

岩坡稳定问题是岩石工程中的重大课题之一，对拱坝坝肩稳定分析尤为重要。按刚体极限平衡法进行岩坡空间分析较为繁复，不便确定滑动结构面，无很好的规律可循；而＂浮值法＂又不能考虑结构面凝聚力的影响。本文通过建立分类坐标系，导出了在任意外荷载作用下岩坡结构面上正压力、滑动力的统一表达式，可方便地判别岩坡的滑动类型，进行岩坡滑动分析，并能考虑结构面凝聚力对岩坡滑动的影响。已用ＢＡＳＩＣ语言将本算法编成电算程序，能在ＩＢＭ－ＰＣ系列微机上快速准确地进行分析。本方法概念明确、算法简洁，可用于拱坝坝肩岩坡稳定三维数值分析，具有较好的实用价值。     

关于坝基深层抗滑稳定刚体极限平衡法的改进

针对常见的坝基深层抗滑稳定刚体极限平衡分析方法存在的问题（第三滑面假定为铅直面、该面上反力方向角计算时需作假定）作了改进,提出了三K法,其使第三滑面可为倾斜面,并在该面上也建立力的平衡方程式,对三个滑面建立三个方程式,用迭代法解算可求得安全系数最小的K值及其滑移模式（第二、三滑面的方向角）。通过多个算例计算分析,本文方法与FLAC法、有限元法的计算结果十分接近。因此,在进行坝基刚体极限平衡分析时,可以本文提出的三K法取代等K法,使坝基深层抗滑稳定设计计算更为安全、合理。     

基于圆弧-平面组合滑动模式的路基土质边坡浅层稳定分析

为了合理评估降雨诱发的路基土质边坡浅层稳定性,针对路基边坡浅层稳定分析简化法在滑体端部抗力计算方面存在的局限性,开展了由滑体上缘张拉区和下缘挤压区为异心圆弧面、中段主滑区为顺坡平面的“圆弧-平面”组合滑动模式分析。基于边坡“圆弧-平面”组合滑面几何方程和滑体静力平衡方程及刚体极限平衡条件,推导了饱和渗流条件下的路基土质边坡浅层安全系数积分表达式,并结合实例工点验证了该方法的可靠性。结果表明:路基边坡浅层“圆弧-平面”失稳模式下,土体抗剪强度参数的获取应与低应力水平相适应;若直接套用与应力水平不相符的常规压力段抗剪强度参数,结果将高估安全系数达2. 5倍以上。该方法有效地解决了传统分析方法力学上的弊端,与有限元法计算结果基本吻合,但较有限元法简单实用,能直观反映参数间变化对安全系数的影响规律,具有一定的工程应用价值。     

小湾高拱坝拱座稳定三维极限分析

小湾岩体存在两组垂直结构面和一组倾向河道的卸荷裂隙。拱座稳定存在着沿拱推力方向的重力方向组合的空间滑动模式。本文首先介绍了一个建立在塑性力学上限定理基础上的边坡稳定分析三维极限分析方法，并使用这一方法计算小湾拱座的稳定安全系数，获得比较符合的稳定分析成果。     

构皮滩双曲拱坝坝肩稳定安全度研究

采用三维有限元方法分析了构皮滩拱坝坝肩变形。根据单元应力数据 对几个典型高程平面计算出点安全系数和抗滑富余系数,同时对层间错动带Fb和NWW向裂隙连通率进行了敏感性分析,基本弄清了该坝的不利地质构造对坝肩抗滑稳定安全系数的影响。     

某水电站坝肩堆积体力学参数及滑动边界探讨

堆积体稳定性计算成果直接影响工程的造价和施工方案,计算成果准确与否与两方面因素-堆积体强度参数和边界条件密切相关,而堆积体强度参数和边界条件的研究和确定较为复杂,尤其是这类滑动边界和强度参数不同于滑坡中的滑带易于查明和确定。以大渡河下游某水电站左坝肩堆积体为典型实例,对没有贯通滑带控制的和反演条件不充分的这类堆积体进行了探索性的研究。通过地质分析和滑动边界,采用最大剪应力法进行搜索分析,潜在滑面主要通过中部性状较差的碎石夹粉质黏土层而形成;堆积体强度参数采用工程类比、室内大型试验和反演法综合确定。结果表明,以地质分析为基础进行的数值计算与定性分析较为吻合,可为进一步的工程研究提供依据。     

双河拱坝坝肩稳定分析

采用坝肩抗滑稳定安全系数的有限元迭代法,通过三维有限元计算,研究了双河拱坝坝肩岩体的稳定性,得到坝肩岩体的抗剪安全系数,在此基础上,进一步分析加固后的坝肩稳定性。