Cosserat连续体的本构参数对重力坝深层抗滑稳定的影响

涂承义，马 刚

(1. 中国电建集团 华东勘测设计研究院有限公司，杭州 311122；2. 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，武汉 430072)

0 引 言

现阶段，重力坝深层抗滑稳定的分析方法主要是以刚体极限平衡法为主，辅以有限元法进行应力和稳定复核。由于有限元计算方法在单元网格的剖分、材料本构关系模型、单元位移模式、物理力学参数以及合理评价标准等方面存在不足，导致其在重力坝抗滑稳定计算领域的应用受到制约。另外，重力坝坝基是非连续性以及非均匀的介质，在材料变形接近或者超过峰值时，均匀的变形模式被狭窄的带状区域内的不连续位移所代替，该变形集中的带状区域即为应变局部化带。当坝基材料的应变梯度较高时，在如此小的体积范围内其应力与应变将呈现高阶次的非线性变化，经典连续介质理论所代表的统计平均值将不能如实反映坝基材料的强度和变形行为。因此，在高重力坝的抗滑稳定计算中，由于水推力以及水的软化作用，导致坝基中的相对软弱的结构面、断层等发生较大的塑性变形，形成应变局部化带；那么采用经典连续介质理论计算分析所得到结果的合理性将无法保证。

对于应变局部化问题，常规的方法是采用正则化机制[1]，包括非局部化理论、Cosserat连续体理论、梯度模型、黏性效应等。Cosserat连续体理论最早是由Cosserat兄弟于1909年提出，但直到1980年代末期才被De Borst和Muhlhaus等人应用到应变局部化的计算分析中[2-6]。……