等K法在拱壩壩肩穩(wěn)定分析中的研究

張濤

【摘要】在拱壩的壩肩穩(wěn)定性分析中，我們常采用剛體極限平衡方法。本文分析了剛體極限平衡法分析多塊體滑移中等K值法的特點(diǎn)以及應(yīng)用。并對計(jì)算中比較煩瑣的非線性方程組的解法提出改進(jìn)，提出利用二分法計(jì)算K值，提高工程中的計(jì)算效率。

【關(guān)鍵詞】壩肩穩(wěn)定；等K值法；二分法

拱壩的壩肩穩(wěn)定分析方法很多，總的來說可以分為數(shù)值計(jì)算方法、可靠度分析方法和地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)法等幾類。數(shù)值計(jì)算方法中的剛體極限平衡方法是目前拱壩壩肩穩(wěn)定分析中的常用方法，因?yàn)檫@一方法的長期工程應(yīng)用已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和符合實(shí)際的安全判斷準(zhǔn)則。由于拱壩的壩肩的地質(zhì)情況非常復(fù)雜，所以工程中利用剛體極限平衡法計(jì)算時(shí)不僅要面對單塊體、雙塊體的滑移，有時(shí)候也會碰到多塊體滑移的問題。

1、等K法在多塊體中的應(yīng)用

我們舉最簡單的有四個滑塊為例子，圖中側(cè)向可能滑移面為 方向的陡峭不連續(xù)面，底部為一系列不連續(xù)面組合而成，主要呈折線型。

在多塊體受力分析中，作用于這個多塊組合滑移體上的力有拱壩作用給基礎(chǔ)面的力系，巖體自重，水庫地下水壓力，各塊各面滲透壓力或可能存在的地震慣性力，還有各個界面的法向力和阻滑力。目前工程中對壩肩巖體的評價(jià)采用最危險(xiǎn)滑體的安全系數(shù)，主要有超載法和強(qiáng)度儲備法兩種計(jì)算方式。下面以等 法中的強(qiáng)度儲備法對其中的第i塊進(jìn)行分析，列出強(qiáng)度儲備方式下的平衡方程。

2、等K法中方程組的線性化

3、 值搜索的線性化

4、結(jié)語

本文討論了等K值法在壩肩多塊體滑移中的應(yīng)用。分析了如何利用等K法建立平衡方程，對等K法計(jì)算中的非線性方程組的解法進(jìn)行改進(jìn)，提出了利用二分法計(jì)算非線性方程組的K值。在以后發(fā)工程實(shí)踐中可以提供參考，提高效率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 混凝土拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中華人民共和國水利部，2003.

[2] 王毓泰， 周維垣， 毛健全.拱壩壩肩巖體穩(wěn)定分析[M] .貴陽 貴州人民出版社。1982

[3] 彭定遠(yuǎn).“等K法”在拱壩壩頭穩(wěn)定分析中的應(yīng)用[M] .拱壩技術(shù)，1980（2）：52～70

[4] 李慶揚(yáng)，王能超，易大義.數(shù)值分析[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001.