[发明专利]一种拱坝的拱座抗滑稳定安全度计算方法

摘要

本发明公开了一种拱坝的拱座抗滑稳定安全度计算方法，涉及拱坝工程技术领域，解决现有方法按拱坝建筑物的级别分别选用剪摩公式或纯摩公式进行拱座稳定分析，没有考虑滑移面的受力及破坏特性，导致安全度计算结果失真而引起的工程风险或工程不经济问题。本发明采用的方案是首先确定滑块的滑移模式为双滑模式或单滑模式，然后确定各阻滑面承受荷载后的破坏类型为抗剪断破坏或抗剪破坏，再组合得到滑块的五种破坏类型，分别选用不同的公式进行滑块抗滑稳定计算，最后根据安全裕度系数判断滑块是否稳定并对拱座抗滑稳定安全度进行评价。本发明遵循了岩石力学的基本原理，更真实准确地反映了滑块受力后的变形破坏特性，计算结果的准确度更高。

主权项

一种拱坝的拱座抗滑稳定安全度计算方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、组建滑块根据地质勘察确定的拱座范围内的结构面及其相对位置关系，组建出在外荷载作用下可能滑移的所有滑块；再对每一个滑块，分别依次执行S2～S5步骤；S2、确定滑块的滑移模式1)计算出作用在滑块上的所有外荷载的合力矢量，然后对该合力矢量分别沿垂直于各滑移面与平行于各滑移面进行矢量分解；2)根据矢量分解结果，确定该滑块的滑移模式：当合力矢量分解的结果显示：某两个滑移面上存在垂直于滑移面且指向滑块外部的分力时，这两个滑移面均能够提供阻滑力，均定义为阻滑面，该滑块的滑移模式即为双滑模式；当合力矢量分解的结果显示：仅有一个滑移面上存在垂直于滑移面且指向滑块外部的分力时，仅有这一个滑移面能够提供阻滑力，定义为阻滑面，该滑块的滑移模式即为单滑模式；S3、确定各阻滑面及滑块承受荷载后的破坏类型1)根据阻滑面的岩体属性确定各阻滑面在承受荷载后的破坏类型如果阻滑面为坚硬或半坚硬岩体的一部分或者其内部的裂隙，则判定其承受荷载后的破坏类型为抗剪断破坏；如果阻滑面为断层或者软弱条带的结构面，则判定其承受荷载后的破坏类型为抗剪破坏；2)组合得到双滑模式和单滑模式下滑块的五种破坏类型双滑模式和单滑模式下的滑块的破坏类型为：单滑‑阻滑面为抗剪断破坏类型、单滑‑阻滑面为抗剪破坏类型、双滑‑两阻滑面均为抗剪断破坏类型、双滑‑两阻滑面均为抗剪破坏类型、双滑‑两阻滑面分别为抗剪断破坏及抗剪破坏类型；S4、根据滑块破坏类型分别选用不同的安全裕度系数计算式进行拱座滑块抗滑稳定计算1)单滑‑阻滑面为抗剪断破坏类型滑块的抗力项由单个阻滑面上的摩擦力及凝聚力两部分组成，该破坏类型的滑块的安全裕度系数K为：K=1γd1γ0ψ(f1Nγm1fT+C1Aγm1cT)---(2-2)]]>2)单滑‑阻滑面为抗剪破坏类型滑块的抗力项仅由单个阻滑面上的摩擦力组成，该破坏类型的滑块的安全裕度系数K为：K=1γd2γ0ψf2Nγm2fT---(2-4)]]>3)双滑‑两阻滑面均为抗剪断破坏类型双滑模式下，滑块的两个阻滑面均遵循抗剪断破坏的特征，两个阻滑面分别记为α面、β面，则该滑块的抗力项由α面及β面上各自的摩擦力及凝聚力共同组成，该破坏类型的滑块的安全裕度系数K为：K=1γ0ψγd1(fαNαγm1fT+CαAαγm1cT+fβNβγm1fT+CβAβγm1cT)---(2-6)]]>4)双滑‑两阻滑面均为抗剪破坏类型双滑模式下，滑块的两个阻滑面均遵循抗剪破坏的特征，两个阻滑面分别记为α面、β面，则该滑块的抗力项由α面和β面上各自的摩擦力组成，该破坏类型的滑块的安全裕度系数K为：K=1γ0ψγd2(fαNαγm2fT+fβNβγm2fT)---(2-8)]]>5)双滑‑两阻滑面分别为抗剪断破坏及抗剪破坏类型双滑模式下，滑块的一个阻滑面α面遵循抗剪断破坏的特征，另一个阻滑面β面遵循抗剪破坏的特征，则该滑块的抗力项由阻滑面α面的摩擦力、阻滑面α面的凝聚力及阻滑面β面的摩擦力三部分共同组成，该破坏类型的滑块的安全裕度系数K为：K=1γ0ψγd3(fαNαγm1fT+CαAαγm1cT+fβNβγm2fT)---(2-10)]]>其中，式2‑2、2‑4、2‑6、2‑8和2‑10各符号的意义如下：γ0——结构重要性系数，根据建筑物的安全级别取值；ψ——设计状况系数；T——沿滑动方向的滑动力，单位为103KN；N——垂直于滑动方向的法向力，单位为103KN；C1——抗剪断凝聚力，单位为MPa；A——滑移面的面积，单位为m2；f1——抗剪断摩擦系数；f2——抗剪摩擦系数；γd1、γd2、γd3——分别为不同破坏类型时的结构系数；γm1f、γm1c、γm2f——分别为两种岩体属性的阻滑面的材料性能分项系数；双滑模式对应的各种情况的计算式2‑6、2‑8和2‑10中，阻滑面α面对应的参数标记在f、C、N及A的下标中，阻滑面β面对应的参数标记在f、C、N及A的下标中；具体地：fαNα为由阻滑面α面上的摩擦力产生的阻滑力，CαAα为由阻滑面α面上的凝聚力产生的阻滑力，fβNβ为由阻滑面β面上的摩擦力产生的阻滑力，CβAβ为由阻滑面β面上的凝聚力产生的阻滑力；S5、根据安全裕度系数K判断单个滑块是否稳定如果滑块的抗滑稳定安全裕度系数K大于或等于1.0，则该滑块的抗滑稳定安全度满足要求；否则判断该滑块的抗滑稳定安全度不满足要求；S6、对拱座抗滑稳定安全度进行评价如果所有可能滑块的安全裕度系数K均大于或等于1.0，那么拱座抗滑稳定安全度满足要求；否则，拱座抗滑稳定安全度不满足要求。