高拱坝安全度计算方法对比分析

宋 鹏 ， 程 琳 ， 田振华

（1.河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏 南京 210098；2.河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心，江苏 南京 210098；3.河海大学水利水电学院，江苏 南京 210098）

0 引 言

拱坝与坝基整体失稳机理分析成果表明，拱坝的可能破坏形式有坝体本身的强度破坏、拱坝坝体的屈曲、拱坝沿建基面的滑移、坝肩岩体的滑移和坝肩岩体过大的压缩变形[1]。从已建拱坝来看，影响拱坝整体安全最主要的因素为坝肩岩体的稳定性。目前，常用有限元法计算拱坝的整体安全系数，主要有超载法、强度储备法和综合法，失稳判据有塑性区贯通判据、位移突变判据和屈服体积比突变判据。不同的模拟破坏方式其计算结果有何不同，分析计算时如何根据各自的特点进行选择；不同的失稳判据各有什么优势和不足，具体采用哪种判据相对更为合理，是用有限元法评价拱坝整体安全度时存在的关键问题。为此，本文结合实际工程，对3种计算方法和3种失稳判据进行了比较，考察各自的失稳特点，探讨了其适用性。

1 工程实例

1.1 工程概况

某拱坝为混凝土双曲拱坝，坝顶高程1 885 m，坝底高程1 580 m，正常蓄水位1 880 m。两岸基岩受构造影响强烈，断层、层间挤压错动带、节理裂隙等各类结构面发育。左岸存在f5、f2断层：f5贯穿分布于坝址左岸山体内，产状N35°～45°E，SE∠70°～80°；f2发育在 1 650～1 700 m大理岩中， 产状N30°～40°E， NW∠40°～56°。 f13、 f14断层贯穿分布于右岸山体内， 产状分别为 N50°E， SE∠70°； N52°E， SE∠65°～70°。

1.2 模型建立

选取坝体和一定范围的基岩建立三维有限元模型，边界范围为：以坝轴线为中心，上游侧取1倍坝高，下游侧取1.5倍坝高，坝肩向两岸各延伸1倍坝高，坝基以下取1倍坝高。……