考虑极限倾覆失效的混凝土坝整体稳定状况分析.PDFVIP

　 第３１卷第１２期 长　江　科　学　院　院　报 Ｖｏｌ．３１　Ｎｏ．１２　　 　　２０１４年１２月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｄｅｃ．２０１４　 　 　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－５４８５．２０１４．１２．０２１ ２０１４，３１（１２）：１０１－１０６ 考虑极限倾覆失效的混凝土坝整体稳定状况分析 １ １ １ ２ 胡　江 ，马福恒 ，李子阳 ，苏怀智 （１．南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，南京　２１００２９； ２．河海大学 水利水电学院，南京　２１００９８） 摘　要：主要失效模式的识别和确定是大坝安全分析中的重要内容，传统分析将正常使用极限状态和极限失效状 态混合考虑。针对这一问题，以重力坝为例，将应力超限失效包含在极限倾覆失效状态中，由力矩平衡推导得到了 极限倾覆失效的状态函数；同时，提出了相应状态函数中参数的确定方法和估算方法。以此为基础，建立了包含主 要极限稳定失效状态的重力坝的通用系统失效模型。分析了某在役重力坝的整体稳定状况，结果表明对于坝基为 软弱完整基岩的情形，应考虑基岩强度不足引起的重力坝－基岩系统极限倾覆整体失效模式。 关键词：混凝土坝；整体稳定；极限倾覆；系统失效模型；极限状态函数 中图分类号：ＴＶ６４２　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１００１－５４８５（２０１４）１２－０１０１－０６ ［３］ ０．８ＭＰａ，大约为坝体混凝土强度的５０％ 。Ｆｉｓｈｍａｎ 进行了大量室内和现场试验（如Ｋｕｒｐｓａｙ坝、Ｋｒａｐｉｖｉｎｏ １　研究背景 坝和Ｔａｓｈｋｕｍｉｒ坝），试验结果表明混凝土－基岩胶 在结构设计和安全状况分析时须综合考虑承载 结面并不一定是应力超限的最薄弱区域，当有效粘结 能力极限状态和正常使用极限状态。以往分析中， 时，胶结面强度的存在使得失效往往发生在相对强度 多将２种失效状态混合考虑，这种方法不便于各种 较低的基岩内；同时，试验还表明，即使基岩变形模量 安全状况的分级分档。基于失效机理的结构安全状 ［４－５］ 较低，仍可能存在较高的抗剪强度 。这些研究成 况细化分析能更好地反映实际，使结构安全评价更 果都表明，欲更加准确地辨识混凝土坝的安全状况， 合理。混凝土坝安全计算分析中通常考虑滑移、坝 需要将坝基、坝体及其胶结面视为一个系统考虑，以 踵拉裂和坝趾压碎应力超限 ［１］ ［６－９］ ３类失效模式 。应力 识别其整体失效模式 。 超限本身并不是一种整体极限失效模式，而是一种 事实上，若基岩不存在软弱面且相对坝体强度 正常使用极限状态；局部压缩、拉裂或剪切破坏并不 较低时，混凝土坝既不会发生滑移失稳也不会发生 会直接导致整体失效，但可能是整体失效的致 倾覆失效；但可能发生坝体 －基岩整体极限倾覆失 ［２］ 因 。更严格地说，整体失效模式是多个局部应力 效。极限倾覆失效的起始阶段即产生拉伸裂缝在实 超限失效模式的并联事件。将应力超过承载能力作