西龙池副坝抗滑稳定分析

摘要

西龙池抽水蓄能电站位于山西省忻州地区五台县滹沱河与清水河交汇处上游，由西龙池上水库、高压管道、地下厂房、尾水隧洞、西河村下水库、补水泵站等建筑物组成。其中西河村下水库为岸边式人工库，由一座主坝、一座副坝及岩坡库岸围库而成。 副坝坝型混凝土双向受力挡墙，位于路子沟出口处。路子沟为一冲沟，并有断层从沟内通过。由于受断层的影响，其靠库盆的东侧风化较严重。由于副坝结构与常规重力坝不同，在库水作用下既有向坝后方向的抗滑稳定问题，又有水位骤降、在坝后水压力作用下向库区方向的抗滑稳定问题，因此，对副坝进行稳定分析显得十分重要。 本文针对坝体的稳定性分析做了如下工作： 1.在传统的刚体极限平衡法的基础上，考虑到副坝结构的复杂性和特殊性，本文提出了一种假三维计算分析方法，即把整个副坝看成是由若干个形状不同、厚度不同的薄板组成。具体分析时沿坝顶轴线方向将副坝坝体划分成n块薄板，划分时根据坝基面的倾斜角而定。对于任何一个薄板，再沿垂直于坝顶轴线方向划分为m段，按刚体极限平衡法的传递系数法分别计算每个薄板的抗滑稳定系数Kn，然后以每块薄板的质量为权重分别计算其抗滑稳定权重系数λn；最后确定不同工况下坝体的抗滑稳定系数K。 2.采用非线性有限元方法计算副坝的稳定性。非线性有限元分析方法是近年来正在发展中的一种新方法，它可以考虑坝体和岩石弹塑性、蠕变、抗拉特性以及对结构面性质的影响，但由于参数确定和模型建立方面的困难，抗滑稳定分析的非线性分析方法尚未达到实用和完善阶段。本文选择刚体极限平衡法分析中的一个典型薄板，对该方法中的计算原理、单元选择、参数确定等进行了初步探讨，并将两种不同计算方法的计算结果进行了对比分析。 西龙池副坝由于其结构型式的复杂性，采用传统刚体极限平衡法根本无法确定其整体抗滑稳定系数，本文提出的假三维分析方法，既考虑了单独每个薄板的抗滑稳定性，又考虑了各薄板之间的相互作用，比较好地解决了这类复杂结构在抗滑稳定分析时个体与整体之间的相互关系。本文的计算分析结果已被实际工程设计所采用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1论文研究背景

1.1.1重力坝抗滑稳定的重要性

1.1.2重力坝稳定分析的主要内容

1.2重力坝稳定破坏机理及安全控制标准研究状况

1.2.1重力坝稳定破坏机理及失稳准则

1.2.2重力坝抗滑稳定安全控制标准

1.3重力坝稳定分析的国内外研究现状

1.4本文研究的主要内容

第二章坝体抗滑稳定分析的极限平衡法

2.1极限平衡法的基本理论

2.1.1极限平衡法的概念

2.1.2极限平衡法的发展进程

2.2基于极限平衡法原理坝体稳定性的计算方法

2.2.1极限平衡法的几种形式

2.2.2采用极限平衡原理对坝体的三维稳定性计算

2.3本章小结

第三章坝体抗滑稳定分析的有限单元法

3.1有限元方法的概述

3.1.1有限单元法的基本概念

3.1.2有限单元法的求解过程

3.2非线性结构分析简介

3.2.1非线性分析的基本解法

3.2.2相关单元类型的选取

3.2.3材料的本构关系和强度准则

3.3采用有限元法计算坝体稳定性的判定方法

3.3.1点安全系数法

3.3.2整体安全系数法

3.3.3强度储备法

3.3.4超载法

3.4本章小结

第四章 西龙池水电站路子沟副坝的抗滑稳定分析

4.1西龙池副坝工程概况及相关地质资料

4.1.1路子沟副坝工程概况

4.1.2西龙池路子沟副坝工程特性

4.2稳定计算的内容及荷载统计

4.2.1副坝稳定的计算工况

4.2.2副坝上作用载荷的统计

4.3采用刚体极限平衡法确定坝体的稳定

4.3.1坝体沿坝基面的抗滑稳定计算

4.3.2坝体的深层抗滑稳定计算（工况Ⅳ）

4.4有限元法分析坝体建基面的抗滑稳定性

4.4.1坝体的非线性有限元模型

4.4.2计算结果

第五章总结和展望

5.1论文总结

5.2展望

参考文献

发表论文及参加科研情况说明

致谢