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拱坝坝肩稳定分析的分部安全系数讨论
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摘要根据目前拱座稳定分析所存在的一些问题,结台二滩等工程实例,耐拱座稳定破捐:机帚、岩体参教统
计取值、刚体极限平衡分析计算模型、稳定安全判别准则等进行丁讨论研究丁目体极限平街法的分部安全系
数计算模型,并作了韧步验证。
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概述
拱座稳定性评价是高拱坝设计中最关键的闻题之一。据不完全统计,世界上巳建拱坝产生
损坏或发生其他安全事故的事例有起,其中因拱座稳定产生的事故有起,占总事故的
可见,拱坝真正的潜在危硷还在于两岸拱座的稳定条件
由于拱座稳定分析所研究的天然岩体,是被断层、节理、层面及其他地质构造所相互切割
的多相不连续体,给研究带来一些困难:
由于天然岩体的不连续性,一般建立在弹性或弹塑性理论基础上的数值分析模型,均
不能正确反映岩体的真实性态,从而也无法准确地分析其破坏模式。除非岩体内存在有大规模
延伸并充填有连续介质的分离面,且产状与精动面大体一致,才能对破坏机制作出较为满意的
分析。
岩体抗剪参数不仅取决于岩块的特性,也与不连续的结构面特性有关。通过有限的勘
测试验来了解岩体的物理力学特性,除存在系统的试验误差外,还存在试件的比尺效应和样本
是否有代表性的问题。
一般,试验资料均较为离散,无论是采用最小二乘法或是“优定斜率法”进行统计取值,
均不能反映数据的离散程度,因此对数据的准确性和可靠性也难于估计。
渗流场是影响拱座稳定的重要因素之一。到目前为止,对不连续岩体的裂晾渗流场还
缺乏合理的分析模型,渗流对岩体裂隙的劈裂作用、对岩体物理力学参数的影响及与应力场的
耦合作用等也缺乏足够的了解,因此只能用最简单的方法来概化渗流对稳定的作用。
岩体中的初始应力及施工过程中应力释放对拱座稳定的影响,在计算模型难以反映。
鉴于上述原因,目前世界各衡法分析拱座稳定,并形成一套有长期实
践经验的可靠的设计方法。对这一方法所存在的问题,应在总结工程运行的基础上,结合有限
元非线性分析及地质力学模型试验所揭示的一些问题,完善与改进计算模型,探讨岩体抗剪参
数的合理统计取值方法,分析较合理的破坏机制及稳定安全判别准则,使刚体极限平衡这一传
统分析方法更能满足拱坝设计需要。
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传统剪摩与纯摩公式存在的问题
按照刚体极限平衡法的基本假定,拱座破坏是刚体滑移形式的失稳,不产生转动。根据岩
体构造及其破坏特性,平行滑移式的破坏又可分两种类型:
. 瞻性破坏型
岩体承载后的应力应变曲线,有明显的比例极限、屈服极限、峰值极限及残余强度诸特征
点。一般坚硬或半坚硬岩体的破坏属这一类型。如将比例极限强度作为岩体抗剪的破坏准则,
就能使拱座抗力体在运行条件下都处于线弹性工作阶段,这与大坝强度设计准则是一致的安
全判别公式为:
· 一Ⅳ/ ≥&
式中、为岩体峰值抗剪强度的平均值为剪摩安全系数要求值
由下列因素确定:
抗剪断强度峰值平均值向某保证率的峰值强度折减折减系数一.~.。
峰值强度向比倒极限强度的折减折减系数嘞一.~.。
其