本发明属于坝基稳定性技术领域,特别涉及一种抽水蓄能电站坝基抗滑稳定性评价方法。
背景技术:
坝体的稳定性是影响工程安全性最为重要的因素。工程中,坝基与两岸边坡顺河向裂隙较发育,呈缓倾角,为8°~15°。除缓倾角裂隙以外,还有陡倾角裂隙发育,以67°~75°为主。从岩体结构方面结合,坝基岩体在力的作用下易构成缓陡联合的潜在滑动面。当下水库蓄水后,面板堆石坝承受巨大的水压力,此部分力量由坝体传递到坝基岩体中。也就易使岩体沿着上述的潜在滑动面滑动,进而影响整个坝基与坝体的稳定性问题,缺少一种稳定性评价方法对坝基的稳定性进行评价。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种抽水蓄能电站坝基抗滑稳定性评价方法,以解决上述问题。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种抽水蓄能电站坝基抗滑稳定性评价方法,包括以下步骤:
步骤1,结构面采集:搜集构造裂隙特征,确定裂隙的大小、产状、粗糙度、宽度与含水情况;
步骤2,三维裂隙网络模拟:通过采集到的裂隙特征进行三维裂隙网络模拟,获取整个三维空间内裂隙的分布与发育特征;
步骤3,连通率计算与岩体强度折减:在三维裂隙网络基础上,充分结合裂隙的发育特征,确定滑动面方向上裂隙的连通率;结合连通率大小与应力集中原理,确定滑动面上的抗剪力学强度参数;
步骤4,稳定性计算:根据滑动面上的抗剪力学强度参数确定坝体的抗滑稳定性;
步骤5,建立坝基的物理模拟模型进行坝基稳定性物理模拟。
进一步的,步骤1中,采用人工现场接触测量、近景摄影测量或gps-rtk技术采集构造裂隙特征。
进一步的,步骤2中,具体包括:
1)以采集到的裂隙特征为依据,预先在三维制图软件中分别设定每个裂隙的大小、产状、粗糙度、宽度与含水,记录并标记裂隙与裂隙间的相交线的位置与长度;
2)参考三维制图软件中标注的裂隙尺寸与交线位置,裁剪薄片状水溶纸,使其几何形状与裂隙形状相同、厚度与裂隙宽度相当,并用刻刀在模拟裂隙的水溶纸上刻画出裂隙面相交部分;
3)按照三维制图软件中标注的裂隙位置,将模拟裂隙网络的材料进行穿插组合,形成裂隙网络。
进一步的,步骤3中,通过基于统计的岩体连通率计算公式计算连通率。
进一步的,步骤4中,根据geoslope与dec软件进行计算,确定不同工况下的安全系数,采用pfc离散元软件进行尖端裂纹扩展的研究,进而确定坝体的抗滑稳定性。
进一步的,步骤5中,建立坝基的物理模拟模型,采用超载法或综合法研究坝基与坝体的变形,确定坝体的安全储备。
与现有技术相比,本发明有以下技术效果:
本发明首次通过三维裂隙网络模拟确定岩体连通率,将计算结果与物理模型相结合,更加真实的反映地质情况,准确的模拟出坝基的破坏机理和破坏过程。首次将三维裂隙网络模拟技术与离散元理论相结合,大幅度提高数值模拟的精确性。
具体实施方式
以下对本发明进一步说明:
一种抽水蓄能电站坝基抗滑稳定性评价方法,包括以下步骤:
步骤1,结构面采集:搜集构造裂隙特征,确定裂隙的大小、产状、粗糙度、宽度与含水情况;
步骤2,三维裂隙网络模拟:通过采集到的裂隙特征进行三维裂隙网络模拟,获取整个三维空间内裂隙的分布与发育特征;
步骤3,连通率计算与岩体强度折减:在三维裂隙网络基础上,充分结合裂隙的发育特征,确定滑动面方向上裂隙的连通率;结合连通率大小与应力集中原理,确定滑动面上的抗剪力学强度参数;
步骤4,稳定性计算:根据滑动面上的抗剪力学强度参数确定坝体的抗滑稳定性;
步骤5,建立坝基的物理模拟模型进行坝基稳定性物理模拟。
步骤1中,采用人工现场接触测量、近景摄影测量或gps-rtk技术采集构造裂隙特征。
步骤2中,具体包括:
1)以采集到的裂隙特征为依据,预先在三维制图软件中分别设定每个裂隙的大小、产状、粗糙度、宽度与含水,记录并标记裂隙与裂隙间的相交线的位置与长度;
2)参考三维制图软件中标注的裂隙尺寸与交线位置,裁剪薄片状水溶纸,使其几何形状与裂隙形状相同、厚度与裂隙宽度相当,并用刻刀在模拟裂隙的水溶纸上刻画出裂隙面相交部分;
3)按照三维制图软件中标注的裂隙位置,将模拟裂隙网络的材料进行穿插组合,形成裂隙网络。
步骤3中,通过基于统计的岩体连通率计算公式计算连通率。
步骤4中,根据geoslope与dec软件进行计算,确定不同工况下的安全系数,采用pfc离散元软件进行尖端裂纹扩展的研究,进而确定坝体的抗滑稳定性。
步骤5中,建立坝基的物理模拟模型,采用超载法或综合法研究坝基与坝体的变形,确定坝体的安全储备。
实施例:
1、结构面采集
需要对岩体结构面系统进行详细的调查,确定是否有软层或断层等大型不连续面系统。搜集构造裂隙特征,确定裂隙的大小、产状、粗糙度、宽度与含水情况等。采用人工现场接触测量、近景摄影测量、gps-rtk技术等多种调查方法
2、三维裂隙网络模拟
现场采集的仅为二维的结构面系统,影响坝体抗滑稳定性的是三维的结构面。故需进行三维裂隙网络模拟,获取整个三维空间内裂隙的分布与发育特征。
3、连通率计算与岩体强度折减
滑动面易沿缓倾角裂隙剪入,陡倾角裂隙剪出,形成完整的滑动面。为确定坝体的稳定性问题,需在三维裂隙网络基础上,充分考虑裂隙的发育特征,确定滑动面方向上裂隙的连通率。考虑连通率大小与应力集中原理,确定滑动面上的抗剪力学强度参数。
4、稳定性计算
确定了滑动面上的抗剪力学强度参数,即可根据geoslope与dec软件等进行计算,确定不同工况下的安全系数。如将岩体作为不连续介质考虑,也可直接分析断续的裂隙面系统,采用pfc离散元软件进行尖端裂纹扩展的研究,进而确定坝体的抗滑稳定性。
5、坝基稳定性物理模拟
充分考虑坝基的岩石与控制性结构面系统,概化岩体中的随机不连续面系统,建立坝基的物理模拟模型。采用超载法或综合法研究坝基与坝体的变形,研究坝体的安全储备。
技术特征:
1.一种抽水蓄能电站坝基抗滑稳定性评价方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,结构面采集:搜集构造裂隙特征,确定裂隙的大小、产状、粗糙度、宽度与含水情况;
步骤2,三维裂隙网络模拟:通过采集到的裂隙特征进行三维裂隙网络模拟,获取整个三维空间内裂隙的分布与发育特征;
步骤3,连通率计算与岩体强度折减:在三维裂隙网络基础上,充分结合裂隙的发育特征,确定滑动面方向上裂隙的连通率;结合连通率大小与应力集中原理,确定滑动面上的抗剪力学强度参数;
步骤4,稳定性计算:根据滑动面上的抗剪力学强度参数确定坝体的抗滑稳定性;
步骤5,建立坝基的物理模拟模型进行坝基稳定性物理模拟。
2.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能电站坝基抗滑稳定性评价方法,其特征在于,步骤1中,采用人工现场接触测量、近景摄影测量或gps-rtk技术采集构造裂隙特征。
3.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能电站坝基抗滑稳定性评价方法,其特征在于,步骤2中,具体包括:
1)以采集到的裂隙特征为依据,预先在三维制图软件中分别设定每个裂隙的大小、产状、粗糙度、宽度与含水,记录并标记裂隙与裂隙间的相交线的位置与长度;
2)参考三维制图软件中标注的裂隙尺寸与交线位置,裁剪薄片状水溶纸,使其几何形状与裂隙形状相同、厚度与裂隙宽度相当,并用刻刀在模拟裂隙的水溶纸上刻画出裂隙面相交部分;
3)按照三维制图软件中标注的裂隙位置,将模拟裂隙网络的材料进行穿插组合,形成裂隙网络。
4.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能电站坝基抗滑稳定性评价方法,其特征在于,步骤3中,通过基于统计的岩体连通率计算公式计算连通率。
5.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能电站坝基抗滑稳定性评价方法,其特征在于,步骤4中,根据geoslope与dec软件进行计算,确定不同工况下的安全系数,采用pfc离散元软件进行尖端裂纹扩展的研究,进而确定坝体的抗滑稳定性。
6.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能电站坝基抗滑稳定性评价方法,其特征在于,步骤5中,建立坝基的物理模拟模型,采用超载法或综合法研究坝基与坝体的变形,确定坝体的安全储备。
技术总结
一种抽水蓄能电站坝基抗滑稳定性评价方法,包括以下步骤:步骤1,结构面采集;步骤2,三维裂隙网络模拟;步骤3,连通率计算与岩体强度折减;步骤4,稳定性计算;步骤5,建立坝基的物理模拟模型进行坝基稳定性物理模拟。本发明首次通过三维裂隙网络模拟确定岩体连通率,将计算结果与物理模型相结合,更加真实的反映地质情况,准确的模拟出坝基的破坏机理和破坏过程。
技术研发人员:秦鸿哲;李作舟;薛方方;郑成成;龙小刚;张朋飞;赵强;姜泽明;胡广柱;庞金姗;袁祥;赵毅
受保护的技术使用者:国家电网有限公司;国网新源控股有限公司;陕西镇安抽水蓄能有限公司
技术研发日:.11.28
技术公布日:.02.28
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