鲁布革水电站碎砾质黏土心墙堆石坝位于云南省南盘江支流黄泥河上,坝高105m,坝顶宽10m,坝顶长217m。上下游坝坡均为1∶1.8。上游坝体与施工度汛围堰结合。心墙顶宽5m,心墙上下游坡均为1∶0.175。坝顶上游侧设2.2m 高的L 形钢筋混凝土防浪墙,墙顶高出坝顶1.2m。大坝最大剖面如图5.10 所示。
图5.10 鲁布革心墙堆石坝 (单位:m)
首先进行非线性有限元静力计算。土石料的静力本构模型采用E~B模型,计算参数见表5.1。求得各部位应力和变形,然后试算搜寻求得最危险滑弧,如图5.10 所示的最危险滑弧,其半径R=92.64m,相应的抗滑稳定安全系数为1.37。
表5.1 填筑密实的坝体料E~B模型参数
其次,进行非线性有限元动力计算,输入的地震加速度时程曲线为1988 年11 月30日云南澜沧—耿马地震时程曲线。该地震当地烈度为Ⅸ度,历时29.8s,顺河向、竖向和坝轴向加速度峰值分别为506.4cm/s2、358.9cm/s2和430.0cm/s2。3 个方向的地震加速度时程曲线如图5.11 所示。
图5.11-1988 年11 月30 日澜沧—耿马地震时程曲线
(a)顺河向;(b)竖向;(c)坝轴向
计算采用的填筑密实的坝体料的动力参数如下:
最大动剪模量Gmax
式中 σm——平均静正应力,kPa。(www.xing528.com)
堆石料和心墙料的G/Gmax~γ/γr和λ~γ/γr分别见表5.2 和表5.3。
表5.2 堆石料的G/Gmax~γ/γr,λ~γ/γr
表5.3 心墙料的G/Gmax~γ/γr,λ~γ/γr
表5.2 和表5.3 中:γ为剪应变;γr为参考剪应变,γr=τmax/Gmax,τmax为最大剪应力,kPa;τmax=c′+σ′0tanΦ′,σ′0为破坏面上的有效正应力,c′和Φ′分别为有效黏结力和有效内摩擦角;λ为阻尼比。
用Wilso n θ法求解动力平衡方程,输入澜沧—耿马地震加速度时程曲线,求得坝体各单元的加速度反应时程曲线、速度反应时程曲线和位移反应时程曲线。用式(5.8)、式(5.9)和式(5.13)计算滑块的抗滑稳定安全系数时程曲线,如图5.12 所示。由图可知,滑块多次失稳。
用式(5.10)求得滑块的滑动加速度时程曲线,如图 5.13 (a)所示。用式(5.11)求得滑块的滑动速度时程曲线,如图5.13 (b)所示。用式 (5.12)求得滑块的滑动位移时程曲线,如图5.13 (c)所示。由图可见,滑块最大滑动加速度为2.73m/s2,最大滑动速度为0.435m/s,最大滑动位移为0.144m。此滑动位移是滑块相对于坝体滑弧的相对位移,不是相对于坝基地面的位移。
图5.12 滑块抗滑稳定安全系数时程曲线
图5.13 滑块的滑动加速度、滑动速度和滑动位移时程曲线
(a)加速度时程曲线;(b)速度时程曲线;(c)位移时程曲线
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