重力坝深层抗滑稳定三斜面分析评价方法研究

摘要

受地质成因和构造影响，坝基中经常存在各种形式不利于重力坝深层稳定的节理、裂隙或断层等构造，若这些结构面贯通形成连续的滑动通道，将会导致重大的工程事故，成为工程安全运行的重大隐患，并且坝基内软弱夹层往往处理工程费用较大或难于彻底清除，因此核算沿坝基内软弱结构面的重力坝深层抗滑稳定性能是一项重要而普遍的设计问题。
　　 近年来，众多业内学者致力于重力坝深层抗滑稳定的研究，提出了诸多验算方法。但是，由于深层抗滑稳定影响因素众多，计算复杂，至今仍没有形成统一规范和客观精准的理论评价方法，因此，有必要进一步探讨重力坝的坝基抗滑稳定问题。
　　 本文分析了重力坝深层抗滑稳定的刚体极限平衡双斜面计算方法存在的不足，探讨了完全避免人为假定因素影响的重力坝深层抗滑稳定三斜面分析法的可靠合理性。具体研究内容如下:
　　 (1)提出三斜面分析法的计算理论。将坝趾分界面倾角和其上的抗力方向角纳入未知变量，根据实际工程具体力学边界条件，建立三个倾斜滑裂面同时满足刚体极限状态平衡方程的等安全系数重力坝深层抗滑稳定计算模型，推导出相应的计算公式，提出计算机数值求解方法步骤，通过三个滑裂面上等安全系数极值条件求解最危险的滑移形态。
　　 (2)依据三斜面法所确立的计算模型和求解方法过程开发研制出入机交互界面良好、运用方便简单的VB语言通用Windows界面计算程序，为该方法的广泛推广运用开拓了广阔前景。
　　 (3)通过计算对比分析，阐明通常条件下三斜面法计算结果是客观确定的极小值，而双斜面法具有简化性和不确定性。三斜面法解的客观存在性和仅依边界条件唯一确定性表明本文建立的三斜面等安全系数重力坝深层抗滑稳定计算模型及其数值求解过程是正确可行的。
　　 (4)本文还探讨了坝基各参数对三斜面法安全系数计算结果及滑移形态的影响，对坝基加固设计和工程实际运用前景具有重大参考价值，并对重力坝深层抗滑稳定分析理论的进一步完善具有推动意义。
　　 (5)结合山西省清峪水库重力坝实际工程条件，运用三斜面分析法进行深层抗滑稳定研究，计算分析得到其深层抗滑稳定安全系数。进一步论证了三斜面分析评价方法的正确可行性。
　　 三斜面等安全系数重力坝深层抗滑稳定计算方法，不仅计算模型比双斜面法更贴近实际工程客观情况、三个滑裂面同时满足极限状态平衡方程的力学模型更具合理性，而且求解方法避免了人为假定和力学简化的影响，更具可信度和可靠性，同时安全系数是完全由边界条件力学指标唯一对应确定的最小值，更科学严谨。该方法的推广应用将有助于重力坝深层抗滑稳定评价趋于更科学合理。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 重力坝深层抗滑稳定研究现状

1．3 重力坝深层抗滑稳定基本分析方法评价

1．3．1 刚体极限平衡法

1．3．2 有限单元法

1．3．3 模型试验法

1．4 本文的主要工作及技术路线

1．5 研究的主要技术问题

第二章 重力坝深层抗滑稳定常用计算分析方法原理

2．1 重力坝深层抗滑稳定破坏类型及特点

2．2 刚体极限平衡法原理

2．3 Sarma法原理

2．4 有限单元法原理

2．4．1 应力代数和比值法

2．4．2 超载系数法

2．4．3 强度折减法

第三章 重力坝深层抗滑稳定三斜面法原理及计算方法

3．1 引言

3．2 重力坝深层抗滑稳定双斜面方法计算方法原理

3．2．1 上游滑动体ABDE沿AB面的刚体极限平衡

3．2．2 下游阻滑体BCD沿BC面的刚体极限平衡

3．2．3 双斜面计算求解方法

3．3 重力坝深层抗滑稳定三斜面计算方法原理

3．3．1 上游滑动体ABDE沿AB面的刚体极限平衡

3．3．2 下游阻滑体BCD沿BC面的刚体极限平衡

3．3．3 第三滑裂面BD上力的平衡

3．3．4 三斜面法等安全系数极值条件方程组计算机迭代求解方法

3．4 关于三斜面法荷载及面积计算

3．4．1 P0、G1、A1、A3计算

3．4．2 G2、Ws、A2计算

3．4．3 U1、U2、U3计算

第四章 重力坝深层抗滑稳定计算的VB语言程序开发

4．1 VB语言简介

4．1．1 VB的发展历程

4．1．2 Visual Basic6．0功能特点

4．2 重力坝抗滑稳定程序计算框图

4．2．1 双斜面法计算框图

4．2．2 三斜面法计算框图

4．3 重力坝抗滑稳定程序人机界面

4．3．1 概述

4．3．2 主界面简介

4．3．3 重力坝荷载计算界面

4．3．4 双斜面法界面

4．3．5 三斜面法界面

第五章 三斜面抗滑稳定计算结果合理可靠性分析

5．1 三斜面法与双斜面法对比分析

5．1．1 算例参数及计算结果

5．1．2 计算结果对比分析

5．1．3 三斜面计算方法合理可靠性分析

5．2 坝基参数对三斜面法安全系数和滑移形态的影响规律

5．2．1 坝基软弱夹层埋深和倾角对安全系数和滑移形态的影响规律

5．2．2 抗剪强度指标对安全系数和滑移形态的影响规律

5．2．3 抗剪强度指标相对变化对安全系数的影响规律

第六章 清峪水库重力坝深层抗滑稳定分析

6．1 工程概况

6．2 计算参数

6．3 计算成果

6．4 结论

第七章 结语和展望

7．1 结语

7．2 展望

参考文献

附录

致谢

攻读硕士学位期间公开发表的学术论文