基于双滑面模型的混凝土重力坝深层抗滑动力稳定分析方法

龚亚琦, 苏海东, 陈琴

长江科学院院报 ›› 2019, Vol. 36 ›› Issue (7) : 125-130.

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长江科学院院报 ›› 2019, Vol. 36 ›› Issue (7) : 125-130. DOI: 10.11988/ckyyb.20171466
水工结构与材料

基于双滑面模型的混凝土重力坝深层抗滑动力稳定分析方法

  • 龚亚琦1,2, 苏海东1,2, 陈琴1,2
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A Method of Analyzing Deep Anti-sliding Dynamic Stability of Concrete Gravity Dam Based on Double Sliding Surfaces

  • GONG Ya-qi1,2, SU Hai-dong1,2, CHEN Qin1,2
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摘要

地震作用下混凝土重力坝的深层抗滑稳定是设计关心的问题。应用刚体极限平衡方法,并与有限元相结合进行重力坝深层抗滑稳定动力分析,制定了相关的计算流程:①通过黏弹性地基模型考虑地基岩体的辐射阻尼效应;②通过不同岩体中地震波速的分段处理确定入射波在不同岩体中的传播时间,从而考虑岩层的不均匀性;③应用直接计算截面内力的方法提取有限元结果中的滑动力和阻滑力,并采用规范给出的抗滑模型进行深层抗滑稳定分析;④通过敏感性分析确定了双滑面模型的2个关键参数,并比较了地基均匀性对结构变形和稳定的影响。基于上述计算流程,结合小南海重力坝工程实例,计算了地震作用下重力坝深层抗滑稳定安全系数,计算结果验证了方法的有效性,并与常规方法作了对比,其一致性较好。

Abstract

The deep anti-sliding stability of concrete gravity dam under seismic action is an issue receiving much concerns in hydro-structure design. In this paper, an analysis method for the deep anti-sliding dynamic stability based on rigid body limit equilibrium method and finite element method is proposed and corresponding numerical process is formulated. Firstly, the radiation damping effect is considered by setting a viscous-spring artificial boundary condition in the foundation model; the seismic wave velocity and the arrival time of incident wave are set different by partitions to reflect the non-uniformity of rock strata. Furthermore, the factor of safety is calculated by decomposing external load into sliding force and drag force in the rigid finite element result by directly calculating the internal force of cross-section in the model with double sliding surfaces recommended in specification. Subsequently, the two key parameters of the model with double sliding surfaces are determined through sensitivity analysis, and the effects of foundation’s uniformity on deformation and stability of the structure are compared. The proposed method is verified to be effective by a calculation case study of Xiaonanhai gravity dam.

关键词

重力坝 / 深层抗滑稳定 / 地震 / 有限元法 / 刚体极限平衡方法 / 地基均匀性

Key words

gravity dam / deep anti-sliding stability / earthquake / finite element method / rigid limit equilibrium method / foundation uniformity

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龚亚琦, 苏海东, 陈琴. 基于双滑面模型的混凝土重力坝深层抗滑动力稳定分析方法[J]. 长江科学院院报. 2019, 36(7): 125-130 https://doi.org/10.11988/ckyyb.20171466
GONG Ya-qi, SU Hai-dong, CHEN Qin. A Method of Analyzing Deep Anti-sliding Dynamic Stability of Concrete Gravity Dam Based on Double Sliding Surfaces[J]. Journal of Changjiang River Scientific Research Institute. 2019, 36(7): 125-130 https://doi.org/10.11988/ckyyb.20171466
中图分类号: TV642.3   

参考文献

[1] 涂 劲, 周立本, 李德玉,等. 重力坝深层抗滑稳定研究[J]. 水利学报, 2003, 34(10):96-100.
[2] 周 伟, 常晓林, 徐建强. 基于分项系数法的重力坝深层抗滑稳定分析[J]. 岩土力学, 2007, 28(2):315-320.
[3] 张津生.浅析刚体极限平衡法—探讨重力坝深层抗滑稳定的安全判据[J].水力发电学报,2005,24(5):26-33.
[4] 涂承义, 常晓林, 刘 东. 观音岩重力坝深层抗滑稳定分析[J]. 中国农村水利水电, 2011(1):105-107.
[5] DL 5108—1999,混凝土重力坝设计规范[S]. 北京: 中国电力出版社, 2000.
[6] 李 巍, 何蕴龙, 喻虎圻,等. 鲁皂水库重力坝深层抗滑稳定性分析[J]. 武汉大学学报(工学版), 2014, 47(3):300-305.
[7] 余昕卉, 龚道勇, 曹艳辉,等. 缅甸高地震区某电站重力坝深层抗滑稳定分析[J]. 水电能源科学, 2011, 29(11):97-99.
[8] 职承杰, 漆文邦, 何蕴龙. 亭子口重力坝表孔坝段地震动力响应分析[J]. 人民长江, 2011, 42(10):30-35.
[9] 陈厚群. 坝址地震动输入机制探讨[J]. 水利学报, 2006, 37(12): 1417-1423.
[10]刘晶波, 吕彦东. 结构-地基动力相互作用问题分析的一种直接方法[J]. 土木工程学报, 1998, 31(3): 55-64.
[11]杜修力, 赵 密. 基于黏弹性边界的拱坝地震反应分析方法[J]. 水利学报, 2006, 37(9): 1063-1069.
[12]何建涛,马怀发,张伯艳,等.黏弹性人工边界地震动输入方法及实现[J].水利学报,2010,41(8):960-969.
[13]龚亚琦, 陈 琴, 崔建华, 等. 坝体-地基-库水体系的动力有限元分析及其应用[J]. 水电能源科学, 2012, 30(1): 40-44.
[14]苏海东, 谢小玲, 祁勇峰. 三峡升船机塔柱联系梁三维有限元内力计算[J]. 长江科学院院报, 2009, 26(1): 38-41.

基金

国家自然科学基金项目(51409012);中央级公益性科研院所基本科研业务费项目(CKSF2017040/CL,CKSF2017052/CL,CKSF2019394GL)

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