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1、第37卷第2期甘肃水利水电技术Vol137,No122001年6月GansuShuiliShuidianJishuJun1,2001Ó设计与研究Ó重力坝深层抗滑稳定的X非线性及线性计算分析比较112李振富,周潜,刘绍宝(11天津大学建工学院水利水电系,天津300072;21天津市水利局设计院,天津300222)摘要:运用ANSYS计算程序,针对万家寨水利枢纽工程坝体沿坝基深层软弱夹层抗滑稳定问题,以#6坝段为典型坝段,应用Drucker-Prager(DP)屈服准则进行非线性有限元计算。与线性计算结果比较,应力场及安
2、全系数相差很小。关键词:抗滑稳定;DP准则;非线性;线性;分析比较中图分类号:TV314文献标识码:A1工程概况对坝体安全影响不大;SCJ08和SCJ010夹层一般在万家寨水利枢纽工程地处黄河中游,坝型为混建基面以下4~6m之间,与建基面基本平行,且贯凝土实体重力坝,最大坝高105m。大坝河床坝段建穿整个坝基,对坝体安全有很大影响,因而沿这2个5基面为中寒武系张夏组第五层(I2Z)岩体,岩石致夹层的滑动是考虑的重点。密坚硬,但存在不同高程、不同分布范围的层间剪切带,这些剪切带有可能成为坝基深层抗滑稳定的控表1夹层分布
3、参数#制面。本次计算以6坝段为典型坝段,该坝段下面夹层编号厚度/cm倾向倾角倾向倾角的夹层主要为SCJ07、SCJ08和SCJ010,其分布参数SCJ075上游11025b右岸215b如表1所列;夹层及基岩等材料的物理力学参数如SCJ084上游11028b右岸215b表2所列。SCJ07夹层埋深很浅,且位于坝体下游,SCJ0103上游11094b右岸215b表2大坝及基础材料参数指标ECCc渗透系数材料名称Lfc/MPa/kN#m-3/MPa/m#day-1I2Z52000001252710215011000156S
4、CJ075300013825100125015050SCJ08530001382610坝体0128,护坦0122015550SCJ010530001382610坝体0128,护坦0122015550抗剪平洞230000116724102101100010072坝体230000116724102101140/2计算条件及方法坝高(约105m),深度取115倍坝高。计算仅取一种#选取6坝段为计算对象,上下游基岩取110倍工况,即上游水位为980100m(相应下游水位为X收稿日期:2001-02-19作者简介:李振富(19
5、44-),男,河南长垣县人,天津大学建工学院水利水电系教授,主要从事教学及科研工作;周潜(1971-),男,江西宜春市人,天津大学建工学院水利水电系硕士研究生;刘绍宝(1971-),男,天津市宝坻县人,工程师,学士,主要从事水利水电工程规划设计。第2期李振富,等:重力坝深层抗滑稳定的非线性及线性计算分析比较#103#900145m,上游淤沙高程为943160m)时的坝体受力渐屈服而改变,即没有强化准则;但其屈服强度随侧状况,是坝体抗滑稳定的控制工况,此时荷载包括坝限压力(静水压力)的增加而相应增加,从而其塑性体自重、
6、上下游水压力、水重、上游泥沙压力、泥沙重行为被假定为理想弹塑性。DP准则适用于混凝土、和坝基扬压力,其他荷载不计。岩石和土壤等颗粒材料。坝体抗滑稳定计算方法有传统的刚体极限平衡根据对坝基材料的不同处理(坝体材料均按线法,也有近年来发展起来的有限元法;而有限元法可性处理),本次计算采用了3种方法。方法Ñ:全部根据对材料的不同处理分为线性计算和非线性计算材料按非线性计算;方法Ò:夹层按非线性,其余材两种。线性计算只考虑材料的弹性工作阶段,非线料按线性计算;方法Ó:全部材料按线性计算。性计算除考虑材料的弹性阶段受力外,还充
7、分考虑3计算结果分析比较了屈服或强化阶段的强度储备,更具优越性。本次311应力分析计算采用大型有限元计算程序ANSYS,非线性计算立体模型给出的3种算法的结果基本一致,这的材料特性按Drucker-Prager(DP)准则,该准则是对里以坝中剖面为例给出3种工况下部分点的应力VonMises屈服准则的修正,即在VonMises表达式中值,如表3所列。由表3可以看出,3种算法得出的增加一个附加项。其特性是屈服面并不随材料的逐应力大小及应力分布相差很小。表3SCJ08夹层典型剖面非线性计算及线性计算正应力和剪应力对照MP
8、a正应力RN剪应力SN桩号方法Ñ方法Ò方法Ó方法Ñ方法Ò方法Ó0-9180-01815-01811-018060125601257012610-3180-11164-11163-111610112201123011290-0100-11180-11179-111760114401146011520+8100-11139-11137-111320
