重力坝深层抗滑稳定分析中扬压力施加方法.pdfVIP

　 第３０卷第１２期 长　江　科　学　院　院　报 Ｖｏｌ．３０　Ｎｏ．１２　　 　　２０１３年１２月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｄｅｃ．２０１３　 　 　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－５４８５．２０１３．１２．０２１ ２０１３，３０（１２）：１１２－１１７ 重力坝深层抗滑稳定分析中扬压力施加方法 １ ２ ３ａ，３ｂ 黄耀英 ，沈振中 ，郑　宏 （１．三峡大学 水利与环境学院，湖北 宜昌　４４３００２；２．河海大学 水利水电学院，南京　２１００２４； ３．中国科学院ａ．武汉岩土力学研究所；ｂ．岩土力学与工程国家重点实验室，武汉　４３００７１） 摘要：针对采用有限单元法对扬压力进行计算时，常容易发生疑惑而导致错误的问题，首先对比分析了双斜面深层 抗滑稳定分析时２种不同扬压力的作用方式，然后研究了采用有限元法分析重力坝沿坝基面或深层双斜面抗滑稳 定时扬压力的施加方式。分析认为：扬压力作为面荷载作用在滑面上，或作为体荷载作用在滑块上，虽然总的作用 力近似相等，但由于滑块为变形体，不一定引起相近的效应量（位移和应力等）；其中，在垂直方向分别按面荷载或 体荷载作用引起的差异，相对于在水平方向分别按面荷载或体荷载作用引起的差异来说，前者引起的差异较后者 引起的差异大一些。 关　键　词：扬压力；重力坝；有限元法；坝基面；双斜面 中图分类号：ＴＶ６４２．４；ＴＶ３１４　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１００１－５４８５（２０１３）１２－０１１２－０６ 的水荷载进行了讨论。张有天［８］认为混凝土坝虽 然透水，但因坝体渗透系数很小，水力梯度很大，可 １　研究背景 近似按不透水介质处理，此时其上游面作用水压力 在混凝土坝工程中，扬压力是一种重要而特殊 （面荷载），建基面作用扬压力（面荷载）。范书立 ［９］ 的荷载。混凝土重力坝设计规范 （ＳＬ３１９—２００５， 等 对渗透压力对重力坝有限元分析的影响进行 ＤＬ５１０８—１９９９）规定，坝体抗滑稳定分析采用刚体 了研究，建议将规范规定的扬压力分布线沿坝基面 极限平衡法进行分析，并采用有限元法作为辅助方 向上对折，作为坝体简化的浸润线，浸润线以下坝体 法。当采用刚体极限平衡法进行沿坝基面抗滑稳定 采用浮重度的方式考虑坝基扬压力，即建议将扬压 分析时，在坝基面施加扬压力（面力）；对于深层抗 力作为体积力（浮力）考虑。梁通等［１０］所持“扬压 滑稳定分析时，在滑面上施加扬压力（面力）。当采 力一般分为浮托力和渗透压力２部分，扬压力等于 用有限单元法对扬压力进行计算时，常容易发生疑 作用面上孔隙水压力之和”的观点是扬压力的裂缝 惑而导致错误。虽然目前许多学者对重力坝坝基扬 理论，而按照孔隙理论，扬压力是一种体积力，实质 压力进行了研究［１－２］，但仍存在较大的分歧。赵代 上就是静水浮力，其大小与渗透压力无关。显然，扬 ［３］ 深 指出采用有限元法分析混凝土坝时，在坝面、 压力如何考虑，对混凝土坝工程的应力和位移的合 库底施加静水压力和沿坝底面施加扬压力（面荷 理计算存在较大影响。另外，进行重力坝深层抗滑 载）的方法是不可取的，认为这种扬压力施加方法 稳定分析时，作用在滑面上的扬压力，不同的专家也 ［４］ 忽略了坝体内的扬压力。林绍忠 提出在坝基面