考虑流固耦合的水位降落期坝坡稳定分析
2012-10-21沈长松王栋良
三峡大学学报(自然科学版) 2012年6期
田 江 沈长松 王栋良
(1.河海大学 水利水电学院,南京 210098;2.中国水电顾问集团 华东勘测设计研究院,杭州 310014)
我国已建成的各类水库有8万多座,但绝大部分兴建于20世纪50~70年代,限于当时的技术和经济条件,水库设计标准偏低、施工质量差,经过多年运行存在各种安全隐患,急需对其进行除险加固.目前,小(Ⅱ)型病险水库除险加固工作在全国范围内有条不紊地进行着,水位降落期的土石坝坝坡稳定分析是除险加固工程中的重要内容之一.因此,选取合理的计算方法来分析水位降落时上游坝坡的稳定性具有重要的实际意义.
目前,水位降落期的坝坡稳定分析一般采用传统的极限平衡法[1-2],该方法主要基于非稳定渗流计算原理和极限平衡原理.首先进行水位降落期非稳定渗流计算,然后把不同时刻的孔隙水压力大小应用于极限平衡法,从而计算不同时刻的最小稳定系数.该方法除了没有考虑应力变化对渗流的影响外,还具有极限平衡法自身的缺点,如将土体看作刚体,忽略土体的应力和变形的关系,这给计算结果带来一定的误差.
此外,以强度折减法为代表的有限元方法已用于水位降落期坝坡稳定分析中[3-4],该方法基于材料参数的强度折减原理,并克服了极限平衡法不能考虑土体自身变形对坝坡稳定的影响等缺点,但其临界破坏的判断准则还有一定的争议.除了以强度折减法为代表的有限元法外,还有以有限元计算的……
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