某工程混凝土重力坝地基深层抗滑稳定分析

摘要

混凝土重力坝基本上是依赖于坝体自身重量在地基上的摩擦力和坝体与地基之间的凝聚力以抵抗坝前的水推力从而保持自身抗滑稳定的。坝体要保证在任何可能出现的工况组合情况下都应保持稳定。因此抗滑稳定分析是混凝土重力坝设计最为关键和关注的一项内容。
　　 本文与实际工程相结合，通过对大量相关文献及前人理论研究的学习，对重力坝的深层抗滑稳定问题进行了系统的研究。根据刚体极限平衡法中等安全系数法的基本原理和计算公式，采用VB可视化语言编制了重力坝深层抗滑稳定计算的可视化程序。根据某工程重力坝地基处理方案，采用刚体极限平衡法对地基存在软弱夹层的两个典型坝段进行深层抗滑稳定计算分析。应用ANSYS计算软件对重力坝进行整体三维有限元法计算，对两个典型坝的应力、位移、坝基面和地基深层软弱夹层面的抗滑稳定性进行全面分析。
　　 通过系统地改变剪切破裂面位置和采用刚体极限平衡法计算分析得出，重力坝地基深层抗滑稳定分析中最危险剪切破裂面的起始点在坝趾正下方附近；通过沿不同深度的软弱夹层面抗滑稳定分析可知，软弱夹层越深，其抗滑稳定安全系数越大，抗滑稳定的安全度越高。分别采用平面刚体极限平衡法计算和整体三维有限元方法计算，结果均表明典型坝段沿软弱夹层面的抗滑稳定最小安全系数满足混凝土重力坝设计规范要求。三维有限元计算表明典型坝段的最大压应力远远小于筑坝材料的抗压强度，除坝踵外几乎无拉应力，典型坝段满足材料强度要求；坝体位移很小，最大水平位移5mm，最大竖向位移8mm。地震模态分析表明地震对坝体影响不是十分显著。论文研究成果在该工程重力坝的设计中得到应用。