武都重力壩深層抗滑穩(wěn)定模型試驗(yàn)和數(shù)值分析研究.pdf

1、壩基抗滑穩(wěn)定性是重力壩設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。武都重力壩地質(zhì)條件復(fù)雜，壩基內(nèi)存在貫通的傾向上游和下游的緩傾斷層以及多條層間錯(cuò)動(dòng)帶，存在天然的滑移通道。因此壩基沿軟弱夾層結(jié)構(gòu)面的抗滑穩(wěn)定性為人們所關(guān)注。結(jié)合武都水庫(kù)大壩的深層抗滑穩(wěn)定研究課題，以武都水庫(kù)大壩典型壩段16[＃]、17[＃]壩段為研究對(duì)象，采用平面有限元計(jì)算與三維地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)相結(jié)合的研究途徑，綜合研究了壩體及壩基的變位、應(yīng)力和壩基內(nèi)屈服區(qū)的發(fā)展過(guò)程，本文主要內(nèi)容和研究成果如下：

2、 1、總結(jié)了重力壩抗滑穩(wěn)定的研究方法、對(duì)比了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，指出地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)與有限元計(jì)算相結(jié)合在課題上的優(yōu)勢(shì)；并闡述了地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)和有限元的基本原理與方法。 2、以16[＃]、17[＃]壩段剖面為研究對(duì)象，使用ANSYS軟件進(jìn)行平面有限元計(jì)算，分析了各工況下壩體變位和應(yīng)力分布特征和壩基巖體工作性態(tài)，采用超載法對(duì)大壩穩(wěn)定性進(jìn)行分析，計(jì)算成果表明：①庫(kù)空和運(yùn)行工況下，兩個(gè)壩段壩體與地基整體處于穩(wěn)定安全狀態(tài)，僅地基個(gè)別

3、斷層部分剪切破壞；②超載后，16[＃]壩段超載安全系數(shù)為2.8，壩基抗滑穩(wěn)定滑動(dòng)面為斷層10f2—F101—壩基面，17[＃]壩段超載安全系數(shù)為2.2，壩基抗滑穩(wěn)定滑動(dòng)面為斷層10f2—f114。 3、有限元計(jì)算中對(duì)比了天然地基和假設(shè)的均勻地基條件下壩體變位分布的不同特點(diǎn)，并將武都重力壩典型壩段與同類(lèi)壩型壩體的變位進(jìn)行比較。結(jié)果表明：若將地基視為均質(zhì)，則其變位明顯減?。晃涠贾亓蔚湫蛪味螇雾斔轿灰茦O值約為壩高的0.481‰，屬

4、相對(duì)變形較大的重力壩。 4、結(jié)合武都大壩壩基的地形、地質(zhì)特征，以及緩傾斷層、層間錯(cuò)動(dòng)帶的分布狀況，參考平面有限元計(jì)算成果進(jìn)行模型設(shè)計(jì)，建立了三維地質(zhì)力學(xué)模型，運(yùn)用超載法對(duì)整體模型進(jìn)行了破壞試驗(yàn)。通過(guò)研究獲得以下成果：①正常工況下試驗(yàn)中所呈現(xiàn)的壩體、巖體變位規(guī)律與計(jì)算得出的規(guī)律總體上一致；②超載條件下，16[＃]壩段超載安全度為2.4；17[＃]壩段超載安全度為2.0，其值與計(jì)算結(jié)果相近，由此評(píng)價(jià)了壩基抗滑穩(wěn)定性；③從壩基的破壞過(guò)

5、程、破壞形態(tài)及破壞機(jī)理分析得出了壩基抗滑穩(wěn)定的薄弱環(huán)節(jié)為斷層10f2、f114、f101、f115以及層間錯(cuò)動(dòng)帶JC2-C． 5、三維地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)與平面有限元計(jì)算相結(jié)合進(jìn)行壩基穩(wěn)定分析時(shí)，兩種方法計(jì)算得出的規(guī)律是基本一致的。從分析中可以看出兩種方法各有特點(diǎn)，可以相互驗(yàn)證。綜合分析試驗(yàn)和計(jì)算中顯示的破壞形態(tài)和破壞區(qū)域，建議對(duì)上游壩踵處巖體和斷層F31、10f2，下游側(cè)的斷層f114、f115、f101、JC2-C進(jìn)行混凝土置換