混凝土重力坝深层抗震抗滑稳定分析研究

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1、第27卷第6期长江科学院院报Vo1．27No．62010年6月JournalofYangtzeRiverSdentificResearchInstituteJun．2010文章编号：1001—5485(2010)06—0058—04混凝土重力坝深层抗震抗滑稳定分析研究吴杰芳，张林让，陈震(长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室，武汉430010)摘要：混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

2、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。关键词：混凝土重力坝；深层抗滑稳定分析；等安全系数法；抗力角；抗力体滑动角；取值原则中图分类号：TV314文献标识码：A1概述2亭子口重力坝深层抗震抗滑稳定问题坝基深层存在软弱结构面是大坝设计中经常遇亭子口水利

3、枢纽为一等工程，大坝为一级建筑到的工程地质问题，坝体沿软弱结构面的抗滑稳定物，按7度地震设防。最大坝高114m，正常蓄水位是工程建设的关键技术之一。抗滑稳定分析方法有458．0m，下游水位372．6m。大坝基岩主要为K层刚体极限平衡法、有限元法和显式有限差分法(flae)等。刚体极限平衡法在设计中应用最广泛，它岩屑石英砂岩，其下为K：层黏土岩。河床段坝基的岩屑石英砂岩中自上而下有3个部分连续分布的缓又分为被动抗力法和等安全系数法亦称等k法。被动抗力法是通过抗力体的极限平衡方程求出抗力，倾角软弱夹层，分别为NS2—1-9，NS2-

4、1．8和JS2—1-2，其倾角Ot分别为3．24。，3．09。和1．32。。3个软弱夹层将抗力作用于滑动体，通过滑动体的极限平衡方程均未露头，在地震作用下可能发生坝体带动被剪断的求出抗滑稳定安全系数，抗力体的安全系数等于1，部分基岩沿其中一个潜在滑裂面产生滑动。大坝设采用抗剪断强度公式时滑动体的安全系数必须大于计中为提高深层抗滑稳定性，坝基及消力池底板采取1。等k法要求抗力体和滑动体具有相等的抗滑稳封闭抽排措施，还在坝踵基岩中构筑混凝土齿槽，见定安全系数，且必须不小于2．3⋯。抗力体和滑动图1。我们对表孔坝段进行了深层抗震抗滑稳

5、定分体是相互依存的，它们应该具有相等的抗滑稳定安析，论证大坝的深层抗震抗滑稳定性。计算采用的物全系数，显然等k法更合理，已载入重力坝设计规范。位于高烈度地震区的混凝土重力坝的深层抗滑理力学参数列于表i。表1计算采用的物理力学参数稳定分析需要计人抗力体和滑动体的地震惯性力。Table1Physical&mechanicalparametersused在混凝土重力坝深层抗震抗滑稳定分析中应对抗力bycalculation角的合理选取及抗力体底滑面的正确确定加以论部位(kN)变形模量泊松比聚力证，以保证计算成果的可靠性。本文结合对亭子

6、口pl(．m一)E／GPa口1乙系数f，c／MPa水利枢纽混凝土重力坝深层抗震抗滑稳定分析对合NS2—1-925．01．00．350．550．40理确定抗力角和抗力体的底滑面角进行了研究，并NS2．1。825．O1．O0．350．550．40JS2．1-223．00．50．400．300．05提出了取值原则。齿槽23．526．00．1671．103．00坝体23．526．00．167收稿日期：2009—0605：修回日期：2009—07—10作者简介：吴杰芳(1939一)，男，河南盂洲人，教授级高级工程师，主要从事水工结构振动和

7、抗震研究，(电话)027—82829826(电子信箱)wjf1939@126．COI1]。第6期吴杰芳等混凝土重力坝深层抗震抗滑稳定分析研究59图2中G为作用于坝体上全部荷载(不包括扬压力)的垂直分值(kN)；G为坝基软弱层以上地基自重，G为对应的抗力体自重。日为作用于坝体上全部荷载的水平分值(kN)；Q为抗力体提供的抗力。，，分别为3个滑裂面上的扬压力，滑裂面上各部位的扬压力以建基面的特征值为基数加一增量，其值为深层滑裂面相应部位至建基面的距离；O／为软弱层与水平面夹角，／3为抗力体底滑面BC与水平面夹角，称为滑出角，BD面是

8、假定的滑裂面，为抗力Q与水平面夹角，称为抗力角；为假定的坝基岩体上游端的拉裂面，构成一个临空边界，不计其抗拉作用，作为安全储备。作用在其上的上游水压力可有不同的假定，因在帏幕之前，故将水压力按静水头延伸到点。大坝的地震惯性力取7度地震时正常蓄水位工况下大坝各阶顺