亭子口重力坝深层抗滑稳定性分析-中国水利水电科学研究院学报.PDF

第9 卷 第2 期 中国水利水电科学研究院学报 Vol.9 No.2 2011 年6 月 Journal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research June ，2011 文章编号：1672-3031（2011 ）02-0125-07 亭子口重力坝深层抗滑稳定性分析 1 2 2 1 徐佳成 ，薛维成 ，职承杰 ，孙 平 （1. 中国水利水电科学研究院 岩土工程研究所，北京 100048； 2. 长江勘测规划设计有限责任公司，湖北 武汉 430010 ） 摘要：亭子口水利枢纽大坝是红岩层地区最高的重力坝，坝基部位存在倾向下游且走向与坝轴线夹角较小的软 岩、岩层层面和泥化夹层，以及顺河向的陡倾裂隙，因此亭子口重力坝存在较严重的深层抗滑问题。本文在结合 坝基下覆岩层分布状态确定滑移模式的基础上探讨了坝基深层抗滑稳定性分析方法的适用性，并应用广义等K 法 和分项系数极限状态设计方法对亭子口重力坝表孔坝段的深层抗滑稳定性进行了深入研究，并在此基础上对广义 等K 法中的条块作用力与水平面的夹角φ对深层抗滑稳定性作了敏感性分析。两种稳定性计算方法的结果均表明 亭子口重力坝表孔坝段深层抗滑稳定性基本能满足规范要求；广义等K 法中条块作用力与水平面的夹角φ取值对 深层抗滑稳定分析成果有显著的影响，建议在亭子口深层抗滑稳定分析中φ取5°~10°。 关键词：亭子口重力坝；深层抗滑；广义等K 法；分项系数极限状态设计方法 中图分类号：TV641 文献标识码：A 重力坝深层抗滑问题是重力坝设计中的一个重要领域，其稳定分析的成果是重力坝剖面设计的 ［1］ 主要依据 。据不完全统计，在我国就有92 座已建、在建和设计中的大中型重力坝的坝基存在软弱 ［2 ］ 结构面，其深层抗滑稳定问题受到普遍关注 ，如向家坝、三峡左岸厂房坝段、天生桥二级、铜街 ［3 ］ 子、双牌、百色等水利枢纽工程都开展了深层抗滑稳定分析的研究工作 。 在重力坝抗滑稳定分析方法中主要有刚体极限平衡法、有限元法、地质力学模型法等，其中刚 体极限平衡法发展的时间最长、理论研究及使用经验都比较丰富，目前仍然是水利行业规范中不可 ［4 ］ ［5 ］ 或缺的分析方法 。对坝基沿双滑面滑动的情况，水利行业混凝土重力坝规范 中建议采用“等K 法” 并给出了相应的计算公式，但对于多滑面的情况没给出明确的规定。此外，双滑面“等K 法”计算式 中假定的是每一滑面通过的同一种介质，当穿过多种岩层时强度参数需要做加权处理，这严重影响 ［2 ］ ［1］ 了该方法在理论上的严密性 。陈祖煜 基于虚功原理的基础上提出了理论体系更为严格、应用范围 更为广泛的广义等K 法（Sarma 法），并证明了在双滑面时与等K 法的等效性。自20 世纪80 年代以 来，分项系数极限状态设计方法得到推广应用，由于分项系数是在总结了大量实例的资料和可靠度 ［2 ］ 分析理论基础上所得的，因此考虑到了目标函数自变量的不确定性 。将分项系数极限状态设计方法 应用到重力坝深层抗滑稳定中可使坝基的抗滑稳定在风险分析基础上得到改善。 亭子口重力坝坝址处发育有影响坝基深层抗滑稳定的软岩和软弱夹层，从本文分析所得到的几 种滑移模式上来看滑面多为三至四段的折线且下游处的滑面穿过多种岩层，水利规范中的双滑面“等 K 法”显然难以满足如此复杂的计算条件。为此，本文采用适用性更广的广义等K 法对亭子口重力坝 表孔坝段的多种滑