剪胀角对重力坝深层抗滑稳定性的影响.pdf

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1、第33卷第4期人民黄河Vo1．33．NO．42011年4月YELLOWRIVERAp1．，2011【水利水电工程】剪胀角对重力坝深层抗滑稳定性的影响张海林，李波，田斌(1．三峡大学土木与建筑学院，湖北宜昌443002；2．三峡大学水利与环境学院，湖北宜昌443002)摘要：基于有限元分析软件ABAQUS，利用强度折减法，结合算例分析了Mohr—Coulomb准则中重力坝地基下游辅助滑裂面剪出角对重力坝深层双斜面滑移模式安全系数的影响。结果表明：坝基深层滑移模式一定的情况下，随着剪胀角的增大，坝基深层抗滑安全系数逐渐增大，但增大幅度较小；在双斜面滑动模式中，主滑面一定时，安全系数随下游

2、辅助滑裂面剪出角的变化而改变，并且剪出角为20。～35。时，安全系数较小。关键词：Mohr—Coulomb准则；剪胀角；剪出角；强度折减法；重力坝；抗滑稳定性中图分类号：TV642．4文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2011．04．056有限元强度折减法基本原理是将岩土材料参数C、除以坝基计算范围向上游、下游方向延伸1．5倍坝高，向坝基深度折减系数K，得到一组新的C、，然后代人有限元进行试算，满延伸2倍坝高，大坝地基底部约束为固定铰支座，上下游面为足给定判据的折减系数，即为稳定安全系数。按照近代理论垂直坝轴向约束。根据坝基岩体裂隙发育情况及岩体

3、分区，该和技术建设的重力坝很少发生整体失稳，但坝基深层抗滑稳定坝段坝基的结构面、岩层层面及缓倾角裂隙等构成双斜面滑动问题依然棘手，如何止确模拟构成坝基深层滑移模式夹层、断模式。在满足精度的前提下，对容易产生应力集中的部位进行层等滑裂面的力学参数尤为重要。基于有限元软件ABAQUS、有限元网格加密。由于分析的重点是深层滑移，因此坝体混凝ANSYS等分析其安全系数时，输入的主要参数有材料的摩擦土采用线弹性参数，坝基及构成滑动面的夹层采用Mohr—Cou—角、凝聚力、剪胀角等。当剪胀角不明确时，其对安全系数的影lomb模型，计算材料参数见表1。响在有限元汁算中往往采用两种极端做法：一种是将

4、材料的屈表1计算材料参数服函数看做足材料的塑性势，即_关联流动法则，这种方法的缺点是过大地考虑材料的剪胀件对稳定的影响；另一种是完全不考虑材料剪胀性对稳定的影响，即非关联流动法则。凌平平等分析了剪胀角对边坡稳定安全系数的影响，建议在有限元计算时对剪胀角进行折减；贾苍琴等提出了基于材料状态相关剪胀性的极限平衡法，并通过算例说明在极限平衡法中考虑剪为了对该坝段深层抗滑稳定性作全面评价，计算中考虑地胀角对正确评价土坡稳定性是很重要的。张培文通过算例基与坝体自重、上下游水压力、扬压力、泥沙压力的综合作用。分析表明，安全系数随剪胀角的增大而增大，只有考虑材料的以上游正常蓄水位1477m、下游水

5、位1396Ill为例，在平衡初剪胀性，并正确选用材料的屈服准则，才能得到符合理论实际始地应力的基础上分步施加坝体自重，模拟施工过程；分步施的边坡稳定安全系数。加上下游水压力，简单模拟水库蓄水运用过程。由Mohr—Coulomb模型基本理论及其在ABAQUS软件中的应用可知，摩擦角、凝聚力C、剪胀角为控制参数。基于2剪胀角对重力坝深层抗滑稳定的影响已有的研究成果，笔者分析了剪胀角对重力坝深层抗滑稳定性的影响基于Mohr—Coulomb准则，采用正常蓄水位工况进行计算，分析了剪胀角对重力坝深层抗滑稳定安全系数的影响。在1计算模型及力学参数剪胀角的敏感性分析中，不仅考虑了剪胀角大小的影响，

6、而且对剪胀角也进行了折减，其中剪胀系数77==0～l。不同某重力坝位于澜沧江=卜流游，坝顶高程1481m，最大坝剪胀系数卵下强度折减曲线见图1。由图1关键点顺河向位移高106m，坝顶宽11m，坝顶轴线长231．5m。坝址区地质条件复杂，通过地面地质测绘及对坝基平洞和钻孔资料的统计分析收稿日期：2010—06-03表明，坝士Il：区软弱夹层、缓倾角裂隙随机分布。作者简介：张海林(1978一)，男，山西孝义人，硕士研究生，研究方向为结构基于有限元软件ABAQUS建立3坝段有限元模型进行深工程。层抗滑稳定分析。3坝段坝顶高程1481m，坝底高程1391m，E。mail：hilin25@so

7、huconl·l35·人民黄河2011年第4期曲线可得各叼下的K值，见表2。g专龄匠霹鳍AC强度折减值图2双斜面滑动示意图1不同剪胀系数下￡，_曲线0表2剪胀系数与强度折减值的关系0登。萎。由图1和表2可得，随着剪胀系数叼的增大，强度折减值K擎0随之增大；-r／=1(关联流动法则)时的K值比r／=0(非关联流动法则)时的K值增加约10％；卵=0．3～1．0时，K值变化不大。22．4283．2因此，在剪胀角尚不明确的情况下，为了避免剪胀角取值过大强度折减值K