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萬家寨水利樞紐大壩深層抗滑穩定可靠度靈敏分析

日期:2012-02-13 15:33:34 來源:www.078045.live 作者:優質論文網
論文導讀:摘要:鑒于萬家寨水利樞紐大壩地基軟弱夾層試驗成果的離散性,通過建立剛體極限平衡抗剪斷理論可靠性極限狀態方程,計算在不同工況和試驗方法下大壩的抗滑穩定可靠度,分析其可靠度的靈敏性,揭示可能滑移體的穩定可靠度的變化規律,做出了符合實際的定量判斷,可為...

    摘要:鑒于萬家寨水利樞紐大壩地基軟弱夾層試驗成果的離散性,通過建立剛體極限平衡抗剪斷理論可靠性極限狀態方程,計算在不同工況和試驗方法下大壩的抗滑穩定可靠度,分析其可靠度的靈敏性,揭示可能滑移體的穩定可靠度的變化規律,做出了符合實際的定量判斷,可為工程設計人員提供可行的依據。

    關鍵詞:深層滑動;靈敏度;可靠性指標;正態分布;抗剪強度   

    萬家寨水利樞紐位于黃河干流托克托至龍口之間河段內,混凝土重力壩最大壩高105m,壩頂全長 443m,河床左岸為溢流壩段,右岸為電站廠房壩段。主壩壩基主要為寒武系張夏組第五層( 3c5),巖性由中厚層灰巖夾薄層灰巖、泥灰巖組成,厚度22·5 ~ 25·1m。在河床壩段建基面以下有3條層間剪切帶,編號分別為SCJ07、SCJ08和SCJ10。其中SCJ07僅出露于右岸廠房壩段,SCJ08和SCJ10分布于整個壩基,產狀與上、下巖層產狀總體相同。在壩基范圍內貫通率較高,約70%左右,一般厚度在3~5cm,薄者僅1cm,厚者可達8cm,一般起伏差在0·5~2·0cm。層間剪切帶內結構緊密,表現為劈理帶、層面、層面裂隙帶以及節理帶。剪切帶內物質主要由泥灰巖和薄層灰巖巖塊、巖片以及巖屑泥組成。萬家寨壩基薄層巖石曾進行了多種抗剪試驗,由于不同試驗條件及試件和巖體相差程度不同,試驗所得到的內摩擦系數(f)和粘聚力(C)(尤其是C值)表現出很大的離散性。部分試驗成果能體現試驗的真值??焖僭囼灉y得的C=2·0MPa,可以近似為薄層巖體的真值,而常規試驗測得的C=0·5MPa,可以代表試件的真值,而不是薄層巖體的真值。

    這說明將壩基薄層巖體經人工制備成試件按常規試驗測得的C值, 將比薄層巖體的C降低了75%。在施工階段,對壩基夾層進行試驗,測得C=0·12MPa和C=0·16MPa,可以認為它代表了試件(夾層試件)的真值,但它并不代表壩基夾層中C的真值。作者通過分析認為,用內插法取C=0·30MP、f=0·70作為壩基夾層抗剪斷強度參數是適當的。由于C和f的離散性,顯然在對重力壩深層抗滑穩定評價時,計算其可靠度,并進行靈敏度分析是十分必要的。計算模型和可靠度計算方法 計算模型計算選擇了整個壩段,部分孔洞進行了簡化,范圍包括壩體、護坦和一部分基礎。按大壩與基礎聯合作用下深層滑動考慮,上游基礎存在一個拉裂面,裂縫頂部為上游庫底,底部到剪切帶SCJ10層底,下游為護坦的尾部處(圖1)。計算荷載為3種工況下(工況1:上游水位980m;工況2:上游水位970m;工況3:上游水位 965m)的上下游水壓力、壩體自重、水重、上游泥沙壓力和壩基揚壓力,其中揚壓力折減系數α在帷幕灌漿處均值為0·25;變異系數為0·30?,F以壩體沿SCJ08、 SCJ10滑動為例,對其抗滑穩定可靠度指標進行計算。

    由于影響抗滑穩定可靠度因素很多,除f和C值外,還有上游壩踵處裂隙發育深度和軟弱夾層傾角變化等。軟弱夾層產狀也是穩定計算中重要參數之一,在計算中假設軟弱夾層是一個平面,實際上它具有一定的起圖1 抗滑穩定計算立體模型 Fig.1 3-D model of stability against deep水文地質工程地質2004年第1期 伏差,直接影響到夾層在下游的出露位置和各種荷載在滑動面上的分量,由于萬家寨大壩地基軟弱夾層傾角較小,不會對其可靠性指標產生顯著影響。上游壩踵裂隙深度H對可靠性指標影響也不明顯,主要由于 SCJ08、SCJ10埋深較淺,僅為建基面以下2m、4m,壩基自重、滲透水壓力和上游裂隙面的水壓力增加不大。根據多次大中型抗剪試驗成果,f值的離散性并不大,而C值離散性很大。因此,本文分析時主要研究C值對可靠性指標的影響??煽慷扔嬎惴椒ńY構完成各項功能的標志是由極限狀態來描述的,結構整體和其某一部分超過某一狀態時,它就不能滿足設計規定的某一功能的要求,即達到結構的極限狀態,可用結構功能函數來描述,萬家寨水利樞紐大壩


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