坝体和库水及坝基相互作用动静力分析研究

水力发电980303

水力发电

WATER POWER

1998年 第3期 No.3 1998

坝体和库水及坝基相互作用动静力分析研究

孙兆铭

关键词　拱坝　岩体裂隙渗流　非线性开裂　抗震　可靠度　安全监测　“八五”科技攻关专题

摘　要　国家“八五”攻关高拱坝建设关键技术方面的研究内容主要包括：岩体裂隙渗流与高拱坝稳定性分析；高拱坝三维非线性开裂计算方法研究；高拱坝抗震设计；拱坝可靠度分析；高拱坝安全监测自动化、反馈分析及专家系统等。研究成果在多方面取得突破，提供了先进的分析计算方法，把我国高拱坝设计水平提高到了一个新的高度。

一些拱坝工程事故表明，大坝基岩的失稳破坏多与岩体渗流直接有关。长期以来，工程岩体渗流计算一般用经典和等效连续介质模型，该模型均化了裂隙岩体的渗透特性，因此，研究一个完整的、能用于实际工程的非连续裂隙网络模型岩体渗流理论和分析体系尤显重要。坝体局部开裂是一个较普遍的问题，国内外对拱坝裂缝开展研究很少，研究与拱坝开裂相应的安全度评价就成为高拱坝设计的又一重要研究课题。国内外已有实例表明，在强震作用下，对于高拱坝坝体强度和拱座稳定要求等有本质性变化，因此，高拱坝抗震设计成为突出问题。80年代以来，修建了更多的高坝、大库，水坝安全与社会经济和人民生活的关系更加密切，因此，加强大坝安全监测是保证大坝安全运行的重要手段。

本专题以拉西瓦、小湾和龙羊峡为依托工程，对上述几方面的关键技术进行了研究，对今后拉西瓦、小湾工程建设及300m级高拱坝设计研究和高坝安全运行具有指导意义。研究成果由电力工业部科技司组织鉴定，总体达到了国际先进技术水平，部分达到国际领先水平。

1　岩体裂隙渗流与高拱坝稳定性分析

1.1　单裂隙水力特性研究

描述单裂隙水力特性的立方定理是岩体渗流计算的基础，立方定理修正公式很多，主要集中于水力传导开度的修正上（即隙宽、糙率）。本次研究引入分数维方法，对天然裂隙试样用计算机生成裂隙粗糙平面，根据裂隙形成过程中发生两盘相对位移原理生成裂隙隙宽分布，并由此生成裂隙样本，进行渗流计算，研究裂隙饱和与非饱和状态的水力特性。研究结果认为，在野外实际条件下，裂隙中的水流遵循线性运动规律。

基于裂隙界面层模型在考虑粗糙度及应力作用下的裂隙闭合变形的面积接触率、过水断面宽度、渗径长度、渐近渗流量等因素的前提下，从理论上导出了广义立方定理。它包括的因素比较全面，可较好地反映裂隙渗透性质，有利于分析渗流与应力的file:///E|/qk/slfd/980303.htm（第 1／7 页）2010-3-23 7:00:01