一种重力坝坝基深层抗滑稳定临界滑动面的计算方法

摘要

本发明公开了一种重力坝坝基深层抗滑稳定临界滑动面的计算方法，属于重力坝稳定性分析领域，本发明针对重力坝坝基缓倾软弱结构面未露头，但可能发生部分下游基岩的剪断而产生滑动的情况，将下游基岩发生剪断破坏滑面的位置变量作为优化变量，以重力坝深层抗滑稳定安全系数作为目标函数，同时以等安全系数法方程为约束条件，建立重力坝深层抗滑稳定性分析的非线性数学规划模型，并使用数学规划优化算法求解下游岩体剪断破坏的最不利临界滑面以及其对应的安全系数的最小值，本发明方法具有概念明确、计算精度高等特点，可将其应用于重力坝深层抗滑稳定性的分析。

主权项

一种重力坝坝基双斜滑动临界破坏滑面计算方法，其特征在于：针对重力坝坝基缓倾软弱结构面未露头，但可能发生部分下游基岩的剪断而产生滑动的情况，将下游基岩发生剪断破坏滑面的位置变量作为优化变量，以重力坝深层抗滑稳定安全系数作为目标函数，同时基于等安全系数法约束条件，建立重力坝深层抗滑稳定性分析的非线性数学规划模型，并使用数学规划优化算法求解下游岩体剪断破坏的最不利临界滑面以及其对应的安全系数的最小值；上述方法按以下步骤进行：（1）根据重力坝的实际情况，确定计算参数，计算参数包括重力坝坝体几何参数、基岩几何参数、材料参数、荷载参数，其中材料参数包括坝体、基岩和软弱结构面的容重、凝聚力、摩擦系数；（2）建立重力坝深层抗滑稳定性分析的非线性数学规划模型，构建模型时以重力坝深层抗滑稳定的安全系数为目标函数，以等安全系数法方程为约束方程，以重力坝下游岩体剪断破坏临界滑面的位置变量作为优化变量；A、重力坝深层抗滑稳定计算的受力分析针对重力坝坝基缓倾软弱结构面未露头，部分下游基岩发生剪断而产生滑动的双斜滑动，进行双斜滑动模式的受力分析；B、将重力坝深层抗滑稳定的安全系数作为目标函数，并寻求其对应于下游岩体临界破坏滑面的最小值，其中；C、以等安全系数法方程为约束方程；D、求解重力坝坝基双斜滑动临界破坏滑面的非线性数学规划模型，数学模型具体表达式为：其中如图1所示：‑‑‑作用于坝体上全部荷载的垂直分量，不包括扬压力，kN；‑‑‑作用于坝体上全部荷载的水平分量，不包括扬压力，kN；、‑‑‑分别为岩体ABD、BCD重量的垂直作用力，不包括扬压力，kN；、‑‑‑分别为AB、BC滑动面的抗剪断摩擦系数；、‑‑‑分别为AB、BC滑动面的抗剪断凝聚力，不包括扬压力，kPa；、‑‑‑分别为AB、BC滑动面的面积，m²；、‑‑‑分别为AB、BC滑动面与水平面的夹角；、、‑‑‑分别为AB、BC、BD面上的扬压力，kN；‑‑‑分别为BD面上的作用力，KN；‑‑‑BD面上的作用力与水平面的夹角，从偏于安全取为0度；（3）求解临界破坏滑面及其对应的安全系数采用序列二次规划算法进行非线性数学规划模型的求解，计算结果包括下游基岩发生剪断的临界破坏滑面及其对应的抗滑稳定安全系数。