CN104005385B - 拱坝坝肩稳定滑动块体体积面积的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种拱坝坝肩稳定滑动块体体积面积的确定方法，该方法是利用测绘技术获知拱坝（1）开挖后的地形等高线、坝肩稳定滑动块的底滑面（4）和侧滑面（5）倾向及倾角、上游拉裂面（8）的走向、上游拉裂棱线（3）等基础资料，并根据这些基础资料，对上游拉裂棱线（3）上多个插分点进行历遍求解，利用空间几何算法得到坝肩稳定滑动块体的体积和面积。一旦获知了拱坝坝肩稳定滑动块体体积和面积，即可根据体积进一步求解自重荷载，根据面积进一步求解扬压力及水压力荷载，结合拱坝应力计算的拱端推力计算成果，即可很快的对坝肩稳定安全系数进行求解，从而保证拱坝设计的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及大坝技术领域，特别是涉及一种利用测绘和计算机等技术得到拱坝坝肩稳定滑动块体体积面积的方法。
背景技术
拱坝设计中，一般均需考察其坝肩稳定安全性，利用计算机技术取得拱坝坝肩稳定的相关技术参数一直是拱坝设计中的一个难题，目前尚无真正的三维坝肩稳定计算模型出现，究其原因，是对于坝肩稳定滑动块体的体积面积难以用统一的、具有广泛适用性的技术求解方法。一旦求解了体积和面积，即可根据体积进一步求解自重荷载，根据面积进一步求解扬压力及水压力荷载，结合拱坝应力计算的拱端推力计算成果，即可很快的对坝肩稳定安全系数进行求解。但由于滑动块体的多样性和地形线的复杂性，很难找出一种具有广泛适应性的方法来计获得坝肩稳定滑动块体的体积面积。所以，获得拱坝坝肩稳定块体体积面积的技术方法是进行坝肩稳定程序化计算的关键。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术的不足，提供一种利用测绘和计算机等技术得到拱坝坝肩稳定滑动块体体积面积的方法，从而为进行坝肩稳定程序化计算提供必要的技术参数，以提高拱坝设计的安全性。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
本发明的拱坝坝肩稳定滑动块体积面积的确定方法是按照以下的步骤来实现的：
S1、通过常规测绘仪器收集拱坝坝肩的基础资料，包括拱坝开挖后的地形等高线、坝肩稳定滑动块的底滑面和侧滑面倾向及倾角、上游拉裂面走向、上游拉裂棱线；
S2、根据底滑面和侧滑面的倾向和倾角利用空间几何算法求解出二者相交线即滑动棱线的走向和倾角；
S3、对开挖后地形等高线进行三边形或四边形网格化，得到网格化的地形等高线；
S4、将上游拉裂棱线按照一定精度进行插分，得到其上的三个以上的插分点；
S5、选择一个插分点作为当前点，求出该插分点的底滑面与网格化的地形等高线的相交线；
S6、过当前点分别作滑动棱线、上游拉裂面，并和上一步骤所求相交线围成封闭的区域；
S7、选择下一个插分点作为当前点，进行S5和S6步骤；
S8、采用台体公式求得当前点和上个点之间的台体体积，利用梯形公式求解滑动棱线所在的侧滑面面积，利用梯形公式求解上游拉裂面面积；
S9、循环进行S5至S8步骤，直至上游拉裂棱线上的点循环完毕，将各插分点求得的S8步骤中的体积和面积按照各项分别累加；
S10、将前述步骤得到的结果整理为一个列表，包括以下项目：各插分点的高程、S6步骤求得的各插分点所在封闭区域面积、S9步骤求得的台体体积、侧滑面面积和上游拉裂面面积。
进一步的，尚存在一种退化算法，即以拱坝开挖上游边界或下游边界为上游拉裂棱线，此时上游拉裂面不存在，其面积为0。
由于采用了本发明的技术方案，在进行拱坝设计时可以获知拱坝坝肩稳定滑动块体体积面积，一旦获知了拱坝坝肩稳定滑动块体体积和面积，即可根据体积进一步求解自重荷载，根据面积进一步求解扬压力及水压力荷载，结合拱坝应力计算的拱端推力计算成果，即可很快的对坝肩稳定安全系数进行求解，从而保证拱坝设计的安全性。
附图说明，
图1是本发明的三维透视示意图；
附图标记说明：1-拱坝，2-网格化后的地形等高线，3-上游拉裂棱线，4-底滑面，5-侧滑面，6-相交线，7-滑动棱线，8-上游拉裂面。
具体实施方式，
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明通过需要借助常规测绘仪器通过户外作业收集拱坝坝肩的基础资料，这些基础资料包括拱坝1开挖后的地形等高线、坝肩稳定滑动块的底滑面4和侧滑面5倾向及倾角、上游拉裂面8的走向、上游拉裂棱线3，将通过测绘作业得到的上述资料整理归集后输入计算机作为基础数据。
看图1，根据底滑面4和侧滑面5的倾向和倾角利用空间几何算法求解出二者相交线即滑动棱线7的走向和倾角。并在三维透视示意图中对开挖后地形等高线进行三边形或四边形网格化，得到网格化的地形等高线2。图1中所示的为四边形网格化的地形等高线2，其中虚线表示网格。
然后，将上游拉裂棱线3按照一定精度进行插分，得到其上的三个以上的插分点，如图1中所示的A、B、C三个点，在实际应用中可以根据需要选取更多的插分点，如十个点，甚至更多。
对上一个步骤中确定的插分点进行逐个历遍求解，如当历遍至图1中所示的A点时，以A点为当前插分点，求出该插分点的底滑面4与网格化的地形等高线2的相交线6。过当前点作滑动棱线7、上游拉裂面8，并和相交线6围成封闭的区域，如图1中由A点所在的滑动棱线7、上游拉裂面8和相交线6围成的封闭区域。
然后，选择下一个插分点作为当前点，如选择B点作为当前点，求出B点所在位置的同样的相交线6、滑动棱线7和上游拉裂面8，得到同样的由这些线围成的封闭区域。
在得到多个插分点所在的上述封闭区域后，如得到了A、B、C三个点各自所在的封闭区域，然后采用台体公式求得当前点（如B点）和上个点（如A点）之间的台体体积，利用梯形公式求解滑动棱线7所在的侧滑面5面积，利用梯形公式求解上游拉裂面8面积。
循环进行上面的步骤，直至上游拉裂棱线3上的各个插分点循环完毕，将各插分点求得上述步骤中的台体体积、侧滑面5的面积和上游拉裂面8面积按照各项分别累加，比如A点与B点之间的台体体积与B点与C点之间的台体体积相加，再和C点与下一个点的台体体积相加……
最后将前述步骤得到的结果整理为一个列表，该列表包括以下项目：各插分点的高程、各插分点所在的上述封闭区域面积、各插分点所在的台体体积、侧滑面5面积和上游拉裂面8面积。从而利用该列表的数据可以作为拱坝设计的安全系数取值的计算基础。
尚存在一种退化算法，即以拱坝开挖上游边界或下游边界为上游拉裂棱线3，此时上游拉裂面8不存在，其面积为0。
当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种拱坝坝肩稳定滑动块体体积面积的确定方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
S1、通过常规测绘仪器收集拱坝坝肩的基础资料，包括拱坝（1）开挖后的地形等高线、坝肩稳定滑动块的底滑面（4）和侧滑面（5）倾向及倾角、上游拉裂面（8）的走向、上游拉裂棱线（3）；
S2、根据底滑面（4）和侧滑面（5）的倾向和倾角利用空间几何算法求解出二者相交线即滑动棱线（7）的走向和倾角；
S3、对开挖后地形等高线进行三边形或四边形网格化，得到网格化的地形等高线（2）；
S4、将上游拉裂棱线（3）按照一定精度进行插分，得到其上的三个以上的插分点；
S5、选择一个插分点作为当前点，求出该插分点的底滑面（4）与网格化的地形等高线（2）的相交线（6）；
S6、过当前点在三维透视示意图中分别求滑动棱线（7）、上游拉裂面（8），并和上一步骤所求相交线（6）围成封闭的区域；
S7、选择下一个插分点作为当前点，进行S5和S6步骤；
S8、采用台体公式求得当前点和上个点之间的台体体积，利用梯形公式求解滑动棱线（7）所在的侧滑面（5）面积，利用梯形公式求解上游拉裂面（8）面积；
S9、循环进行S5至S8步骤，直至上游拉裂棱线（3）上的点循环完毕，将各插分点求得的S8步骤中的体积和面积按照各项分别累加；
S10、将前述步骤得到的结果整理为一个列表，包括以下项目：各插分点的高程、S6步骤求得的各插分点所在封闭区域面积、S9步骤求得的台体体积、侧滑面（5）面积和上游拉裂面面积。
2.根据权利要求1所述的一种拱坝坝肩稳定滑动块体体积面积的确定方法，其特征在于：尚存在一种退化算法，即以拱坝开挖上游边界或下游边界为上游拉裂棱线（3），此时上游拉裂面（8）不存在，其面积为0。
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