武都重力壩深層抗滑穩(wěn)定模型試驗和數(shù)值分析研究.pdf

1、壩基抗滑穩(wěn)定性是重力壩設計中的重要內容。武都重力壩地質條件復雜，壩基內存在貫通的傾向上游和下游的緩傾斷層以及多條層間錯動帶，存在天然的滑移通道。因此壩基沿軟弱夾層結構面的抗滑穩(wěn)定性為人們所關注。結合武都水庫大壩的深層抗滑穩(wěn)定研究課題，以武都水庫大壩典型壩段16[＃]、17[＃]壩段為研究對象，采用平面有限元計算與三維地質力學模型試驗相結合的研究途徑，綜合研究了壩體及壩基的變位、應力和壩基內屈服區(qū)的發(fā)展過程，本文主要內容和研究成果如下：

2、 1、總結了重力壩抗滑穩(wěn)定的研究方法、對比了各種方法的優(yōu)缺點，指出地質力學模型試驗與有限元計算相結合在課題上的優(yōu)勢；并闡述了地質力學模型試驗和有限元的基本原理與方法。 2、以16[＃]、17[＃]壩段剖面為研究對象，使用ANSYS軟件進行平面有限元計算，分析了各工況下壩體變位和應力分布特征和壩基巖體工作性態(tài)，采用超載法對大壩穩(wěn)定性進行分析，計算成果表明：①庫空和運行工況下，兩個壩段壩體與地基整體處于穩(wěn)定安全狀態(tài)，僅地基個別

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)定滑動面為斷層10f2—f114。 3、有限元計算中對比了天然地基和假設的均勻地基條件下壩體變位分布的不同特點，并將武都重力壩典型壩段與同類壩型壩體的變位進行比較。結果表明：若將地基視為均質，則其變位明顯減??；武都重力壩典型壩段壩頂水平位移極值約為壩高的0.481‰，屬

4、相對變形較大的重力壩。 4、結合武都大壩壩基的地形、地質特征，以及緩傾斷層、層間錯動帶的分布狀況，參考平面有限元計算成果進行模型設計，建立了三維地質力學模型，運用超載法對整體模型進行了破壞試驗。通過研究獲得以下成果：①正常工況下試驗中所呈現(xiàn)的壩體、巖體變位規(guī)律與計算得出的規(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，其值與計算結果相近，由此評價了壩基抗滑穩(wěn)定性；③從壩基的破壞過

5、程、破壞形態(tài)及破壞機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以及層間錯動帶JC2-C． 5、三維地質力學模型試驗與平面有限元計算相結合進行壩基穩(wěn)定分析時，兩種方法計算得出的規(guī)律是基本一致的。從分析中可以看出兩種方法各有特點，可以相互驗證。綜合分析試驗和計算中顯示的破壞形態(tài)和破壞區(qū)域，建議對上游壩踵處巖體和斷層F31、10f2，下游側的斷層f114、f115、f101、JC2-C進行混凝土置換