土石壩壩坡穩(wěn)定分析的有限元方法研究.pdf

1、關(guān)于土石壩壩坡穩(wěn)定的分析方法,目前已有許多應(yīng)用較為廣泛的傳統(tǒng)方法,但這些方法一般均是基于若干假定或近似條件的半經(jīng)驗(yàn)半理論的方法,其計(jì)算結(jié)果的合理性和準(zhǔn)確性一直受到工程界的質(zhì)疑。前人基于有限元應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算結(jié)果,已提出了一些進(jìn)行壩坡穩(wěn)定分析的方法,但這些方法大部分只能給出定性的分析結(jié)果,即使定量分析,也是針對(duì)有限個(gè)滑弧,通過(guò)試算獲得最危險(xiǎn)滑弧及相應(yīng)的最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。本文以土石壩壩體應(yīng)力應(yīng)變的有限元計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ),研究提出了土石壩壩坡穩(wěn)

2、定的最危險(xiǎn)滑弧自動(dòng)搜索法。該方法可通過(guò)三種不同的搜索方式,在整個(gè)壩坡上進(jìn)行最危險(xiǎn)滑弧的自動(dòng)搜索,使得土石壩壩坡最危險(xiǎn)滑弧及其抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)的確定更為可靠和準(zhǔn)確。針對(duì)上述方法,本文編制了相應(yīng)的Fortran語(yǔ)言程序,從而使得最危險(xiǎn)滑弧及其抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)的分析計(jì)算得以在計(jì)算機(jī)上高效、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)。不難發(fā)現(xiàn),相對(duì)于壩坡穩(wěn)定分析的剛體極限平衡法,本文所提出的方法更合理,相應(yīng)的分析結(jié)果也應(yīng)更準(zhǔn)確。實(shí)例應(yīng)用結(jié)果表明,基于本文方法及其程序,

3、分析計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單快捷,可以獲得較為合理、準(zhǔn)確的土石壩壩坡穩(wěn)定分析結(jié)果。結(jié)合較為常用的心墻壩這種土石壩型,本文還運(yùn)用單因素分析法及正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,進(jìn)行了上、下游壩殼及心墻土石料E-B本構(gòu)模型參數(shù)對(duì)于壩體應(yīng)力應(yīng)變及壩坡穩(wěn)定的敏感性分析。實(shí)例分析結(jié)果表明,不同部位、不同的模型參數(shù)對(duì)于壩體應(yīng)力應(yīng)變與壩坡穩(wěn)定的敏感程度是不同的,對(duì)壩體應(yīng)力應(yīng)變較為敏感的模型參數(shù)對(duì)壩坡穩(wěn)定同樣具有較顯著的敏感性,為使應(yīng)力變形狀態(tài)達(dá)到較優(yōu)和確保壩坡穩(wěn)定,設(shè)計(jì)上應(yīng)注意