基于极限平衡法的断裂导致土石坝错断时坝坡稳定分析方法技术

本发明专利技术公开了基于极限平衡法的断裂导致土石坝错断时坝坡稳定分析方法，具体为：根据坝体的形式及断裂位置，在坝坡上拟定进行分析的错断位置；从已有的地质资料中获得断裂最大垂直位错量和最大水平变动量，根据断裂最大垂直位错量确定错断处下游坝坡的沉降量；通过坝料试验中的密度试验获得坝体材料的干容重

【技术实现步骤摘要】
基于极限平衡法的断裂导致土石坝错断时坝坡稳定分析方法


[0001]本专利技术属于水利工程
，具体涉及基于极限平衡法的断裂导致土石坝错断时坝坡稳定分析方法
。

技术介绍

[0002]在水电工程
、
水利工程中，土石坝因其就地取材
、
适应地基变形能力强
、
构造简单施工难度小
、
维修加固和扩建较容易等优点，成为坝工建设中应用最为广泛的坝型之一
。
近年来抽水蓄能项目呈“井喷式”发展，大量抽水蓄能电站进入前期工作阶段
。
由于抽水蓄能电站的自身特点，需要选择高差相对较大且水平距离相对较近的两个地方
(
例如山顶和山前台地
)
进行上下水库布置，而此类型区域经常也是断裂带较活跃的分布地带，尤其是在我国西北地区很多抽水蓄能电站面临距断裂相对较近且地震烈度较高的问题
。
因此如何快速评价断裂带对工程的影响，以及分析评价断裂带错断导致土石坝坝体亦相应发生错断时坝坡的稳定性显得十分重要
。
[0003]就以往工程而言，断裂带对坝体的影响大部分仅被视为地震对坝体的影响来对待，未考虑断裂在坝坡区错断对大坝稳定的影响；而对个别距断裂带较近的工程，通常是通过数值模拟或物理试验的手段，来研究断裂错断对坝坡稳定的影响
。
对项目前期而言，数值模拟或物理试验需要大量的参数及较大的人力
、
物力和时间投入，不利于方案的初步拟定及各方案的比选<br/>。
因此有必要探索一种相对简便的方法，对距离断裂较近的土石坝进行断裂错断导致坝体亦发生错断时的坝坡稳定进行计算分析，快速得出坝体发生错断后坝坡是否稳定的初步结论，进而推进方案的初步拟定和各方案间的比选
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供基于极限平衡法的断裂导致土石坝错断时坝坡稳定分析方法，解决了现有方法在项目前期无法快速初步判断断裂导致坝体发生错断时坝坡是否稳定的问题
。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是，基于极限平衡法的断裂导致土石坝错断时坝坡稳定分析方法，具体按照以下步骤实施：
[0006]步骤1，根据坝体的形式及断裂位置，在坝坡上拟定进行分析的错断位置；
[0007]步骤2，从已有的地质资料中获得断裂最大垂直位错量和最大水平变动量，根据断裂最大垂直位错量确定错断处下游坝坡的沉降量；
[0008]步骤3，通过坝料试验中的密度试验获得坝体材料的干容重
、
饱和容重，通过大三轴试验获得抗剪强度指标
Φ0和
△
Φ
，根据步骤1中所拟定的错断位置，在错断位置最大水平变动量范围内对坝体材料抗剪强度进行折减；
[0009]步骤4，对步骤1拟定的错断位置进行坝坡稳定计算；
[0010]步骤5，根据步骤4得到的计算结果，对断裂导致坝体错断时坝坡稳定情况作出评价
。
[0011]本专利技术的特点还在于，
[0012]步骤1中，坝体形式包括一坡到底和变坡两种情况
。
[0013]步骤1的具体过程为：
[0014](1)
坝体形式为一坡到底的情况下，将距断裂位置最近的一侧坝坡作为产生错断的坝坡，设产生错断的坝坡的水平长度为
L
，错断位置个数为
N
，则分别以
L/N、2L/N
…
NL/N
处作为分析的错断位置；
[0015](2)
坝体形式为变坡的情况下，需在
(1)
中确定的错断位置下，再在坡比发生变化处增加错断位置
。
[0016]若坝体位于断裂上盘时，则距陡逆冲断裂影响带边缘大于
500m
，距缓逆冲断裂影响带边缘大于
600m
可不进行分析；
[0017]若坝体位于断裂下盘时，则距断裂处超过
300m
可不进行分析
。
[0018]步骤2中，沉降量等于断裂最大垂直位错量
。
[0019]步骤3中，错断位置的抗剪强度的折减按照最不利情况进行，则错断位置的
Φ0和
△
Φ
均取0，错断位置的干容重取坝体材料中干容重的最小值，错断位置的饱和容重取坝体材料中饱和容重的最小值
。
[0020]步骤4中，坝坡稳定计算采用瑞典圆弧法和简化
Bishop
法
。
[0021]坝坡稳定计算包括如下计算工况：
[0022]工况1：坝前水位为正常蓄水位，分别对步骤1中拟定的错断位置处的上游坡
、
下游坡进行坝坡稳定计算；
[0023]工况2：坝前水位为正常蓄水位且地震工况为该土石坝设计地震的地震动峰值加速度，分别对步骤1中拟定的错断位置处的上游坡
、
下游坡进行坝坡稳定计算；
[0024]工况3：坝前水位为正常蓄水位且地震工况为该土石坝校核地震的地震动峰值加速度，分别对步骤1中拟定的错断位置处的上游坡
、
下游坡进行坝坡稳定计算；
[0025]工况4：坝前水位为正常蓄水位且地震工况为该土石坝校核地震的地震动峰值加速度提高
10
％，分别对步骤1中拟定的错断位置处的上游坡
、
下游坡进行坝坡稳定计算；
[0026]工况5：坝前水位为正常蓄水位且地震工况为该土石坝校核地震的地震动峰值加速度提高
20
％，分别对步骤1中拟定的错断位置处的上游坡
、
下游坡进行坝坡稳定计算
。
[0027]步骤5的具体为：
[0028]若不同的错断位置，上游坝坡及下游坝坡安全系数在工况
1、
工况2和工况3的计算结果均满足规范要求，说明坝坡仍处于稳定状态；若工况4和工况5的计算结果较工况3有所减小，但依然大于1且高于工况2和工况3所对应的规范要求，说明坝坡有一定的安全储备
。
[0029]本专利技术的有益效果是，本专利技术基于极限平衡法的断裂导致土石坝错断时坝坡稳定分析方法，仅采用简单的极限平衡法进行计算分析，无需通过复杂的有限元
、
离散元等数值模拟手段，大大提高了判断断裂导致坝体发生错断时坝坡是否稳定的速度
。
附图说明
[0030]图1为本专利技术基于极限平衡法的断裂导致土石坝错断时坝坡稳定分析方法的流程图；
[0031]图2为本专利技术实施例确定的错断位置的示意图；
[0032]图3为本专利技术实施例抗剪强度折减示意图；
[0033]图4为本专利技术实施例中坝体错断与滑弧关系示意图
。
具体实施方式
[0034]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明
。
[0035]实施例1[0036]本专利技术基于极限平衡法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于极限平衡法的断裂导致土石坝错断时坝坡稳定分析方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，根据坝体的形式及断裂位置，在坝坡上拟定进行分析的错断位置；步骤2，从已有的地质资料中获得断裂最大垂直位错量和最大水平变动量，根据断裂最大垂直位错量确定错断处下游坝坡的沉降量；步骤3，获取坝体材料的干容重
、
饱和容重，抗剪强度指标
Φ0和
△
Φ
，根据步骤1中所确定的错断位置最大水平变动量范围内对坝体材料抗剪强度进行折减；步骤4，对步骤1确定的错断位置进行坝坡稳定计算；步骤5，根据步骤4得到的计算结果，对断裂导致坝体错断时坝坡稳定情况作出评价
。2.
根据权利要求1所述的基于极限平衡法的断裂导致土石坝错断时坝坡稳定分析方法，其特征在于，步骤1中，坝体形式包括一坡到底和变坡两种情况
。3.
根据权利要求1所述的基于极限平衡法的断裂导致土石坝错断时坝坡稳定分析方法，其特征在于，步骤1的具体过程为：
(1)
坝体形式为一坡到底的情况下，将距断裂位置最近的一侧坝坡作为产生错断的坝坡，设产生错断的坝坡的水平长度为
L
，断裂位置个数为
N
，则分别以
L/N、2L/N
…
NL/N
处作为分析的错断位置；
(2)
坝体形式为变坡的情况下，需在
(1)
中拟定的错断位置下，再在坡比发生变化处增加断裂位置
。4.
根据权利要求3所述的基于极限平衡法的断裂导致土石坝错断时坝坡稳定分析方法，其特征在于，若坝体位于断裂上盘时，则距陡逆冲断裂影响带边缘大于
500m
，距缓逆冲断裂影响带边缘大于
600m
可不进行分析；若坝体位于断裂下盘时，则距断裂处超过
300m
可不进行分析
。5.
根据权利要求1所述的基于极限平衡法的断裂导致土石坝错断时坝坡稳定分析方法，其特征在于，步骤2中，沉降量等于断裂最大垂直位错量
。6.
根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：周恒，李锋，陈玺，蔺蕾蕾，王冬条，赵明仓，门利利，
申请(专利权)人：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：