CN105447319A - 拱坝坝肩滑动块体不同地质界面计算参数的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大坝坝肩边坡技术领域，主要涉及一种拱坝坝肩滑动块体不同地质界面计算参数的确定方法，包括建模、建立地质分界面、分区域、加权求值等步骤，本发明通过空间建模的方式，采用更加精确的方法，确定结构面的岩性分布状态，使得计算参数取值更接近工程实际，克服了传统的计算方法无法考虑到各滑动面上的岩性分布，进而无法准确选用合适的结构面计算参数进行计算，使得拱坝坝肩边坡稳定分析的计算结果不太理想的问题，更大限度的避免工程设计的安全风险。

Description

拱坝坝肩滑动块体不同地质界面计算参数的确定方法

技术领域

本发明涉及大坝坝肩边坡技术领域，主要涉及一种拱坝坝肩滑动块体不同地质界面计算参数的确定方法。

背景技术

拱坝坝肩边坡稳定分析作为拱坝设计中的一项基本工作内容，传统的计算方法是通过分析坝肩山体中由若干结构面相互切割形成的相对独立的楔形块体在外荷载(拱坝拱端推力、水荷载、岩(块)体自重等)作用下的极限平衡状态来进行的。

在做拱坝坝肩滑动块体极限平衡分析时，需要准确的侧滑面、底滑面计算参数，由于实际天然赋存的山体往往是由不同岩性组合而成(包括强风化、弱风化、强卸荷、弱卸荷等)，传统的计算方法无法考虑到各滑动面上的岩性分布，进而无法准确选用合适的结构面计算参数进行计算，使得拱坝坝肩边坡稳定分析的计算结果不太理想。

发明内容

本发明的目的是克服传统的计算方法无法考虑到各滑动面上的岩性分布，进而无法准确选用合适的结构面计算参数进行计算，使得拱坝坝肩边坡稳定分析的计算结果不太理想的问题。

为此，本发明提供了一种拱坝坝肩滑动块体不同地质界面计算参数的确定方法，包括如下步骤：

(1)收集基础建模资料，从这些地质资料中提取相应的地质分界线，包括强卸荷线、强风化线、弱卸荷线、弱风化线、微风化线、基岩分界线；

(2)根据步骤(1)中的地质分界线，建立地质分界面，包括强卸荷面、强风化面、弱卸荷面、弱风化面、微风化面、基岩分界面；

(3)利用步骤(2)中形成的地质分界面分割拱坝坝肩滑动块体的三维块体，将三维块体划分成不同的岩性分布区域，包括强卸荷区域、强风化区域、弱卸荷区域、弱风化区域、微风化区域、基岩区域，相应的区域，三维块体的侧滑面和底滑面就被划分成不同的岩性分布区域A₁、A₂……A_n；

(4)分别通过测量求出侧滑面、底滑面上不同岩性分布区域的面积S₁、S₂……S_n，结合各个区域内岩性的地质力学参数，求得实际的滑动面力学参数。

所述的步骤(2)中，建立地质分界面是利用离散光滑插值方法完成的，其中的地质分界面面拟合采用最小二乘法进行，最大限度地减小拟合误差。

所述的步骤(4)中，实际的滑动面力学参数采用加权平均的方法求得，其计算公式如下：

式中，ω_i表示某一种岩性的地质力学参数，S_i表示某一种岩性的滑动面的面积，表示加权平均后的滑动面计算力学参数。

本发明的有益效果：本发明通过空间建模的方式，采用更加精确的方法，确定结构面的岩性分布状态，使得计算参数取值更接近工程实际，更大限度的避免工程设计的安全风险。

附图说明

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

图1是导入地质分界线的三维模型示意图。

图2是形成地质结构面后的三维模型。

图3是侧滑面实际岩性分区图。

附图标记说明：1、三维滑动块体；2、强卸荷线；3、侧滑面；4、强卸荷地质结构面；5、侧滑面中强卸荷区；6、侧滑面中弱卸荷区。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供一种拱坝坝肩滑动块体不同地质界面计算参数的确定方法，结合图1、图2和图3，包括如下步骤：

(1)收集基础建模资料，从这些地质资料中提取相应的地质分界线，包括强卸荷线、强风化线、弱卸荷线、弱风化线、微风化线、基岩分界线。

(2)根据步骤(1)中的地质分界线，建立地质分界面，包括强卸荷面、强风化面、弱卸荷面、弱风化面、微风化面、基岩分界面。

上述步骤(2)中，建立地质分界面是利用离散光滑插值方法完成的，离散光滑插值方法为行业内常用的一种方法，在此不具体阐述，在利用该方法建立分界面的过程中，最后需要对各个地质分界面进行面拟合，本实施例中采用最小二乘法进行地质分界面面拟合，最大限度地减小拟合误差。

(3)利用步骤(2)中形成的空间地质介面分割拱坝坝肩滑动块体的三维块体，将三维块体划分成不同的岩性分布区域，包括强卸荷区域、强风化区域、弱卸荷区域、弱风化区域、微风化区域、基岩区域，相应的区域，在这些区域的划分之下，三维块体的侧滑面和底滑面就被划分成不同的岩性分布区域A₁、A₂……A_n。

(4)分别通过测量求出侧滑面、底滑面上不同岩性分布区域的面积S₁、S₂……S_n，对不同的形状结果测量相应形状求面积时所需参数，比如三角形测量底边和高，根据测量参数求面积。结合各个区域内岩性的地质力学参数，求得实际的滑动面力学参数。

上述步骤(4)中，实际的滑动面力学参数采用加权平均的方法求得，其计算公式如下：

式中，ω_i表示某一种岩性的地质力学参数，S_i表示某一种岩性的滑动面的面积，表示加权平均后的滑动面计算力学参数。

本实施例中，针对特定的需求，选取地质分界线进行特定求值，根据选取的不同地质分界线经过本方法后得到不同地质界面及其计算参数。

实施例2：

本实施例，仅选用一种地质分界线——强卸荷线，结合图1、图2和图3所示，对拱坝坝肩滑动块体不同地质界面及参数的确定方法进行说明，涉及到其它地质结构面时方法依次类推；

(1)收集基础建模资料，从这些地质资料中提取相应的强卸荷线2，如图1所示；

(2)根据步骤(1)中的强卸荷线2，利用离散光滑插值方法形成强卸荷地质结构面4，如图2所示。结构面拟合采用最小二乘法进行，最大限度的减小拟合误差；

(3)利用步骤(2)形成的强卸荷地质结构面4分割拱坝坝肩滑动块体的三维块体1，如图3所示，将三维块体划分成不同的岩性分布区域强卸荷区5和弱卸荷区6，相应的侧滑面3被分成两部分，A₅和A₆；

(4)分别通过测量求出侧滑面3上A₅和A₆的面积S₅、S₆，采用加权平均的方法求得实际的滑动面力学参数，计算公式如下：

式中，ω₅和ω₆分别表示强卸荷区域5和弱卸荷区域6的地质力学参数，表示加权平均后的侧滑面计算力学参数。

所求得的即为所需计算参数。

本发明的这种方法应用于计算机平台上，以计算机为平台进行三维可视化开发，计算过程要素可实现可视化、自动化，地质分界面的拟合过程采用了最小二乘法，最大限度的减少了由于地质分界面高低起伏造成的拟合误差。采用加权平均的方法对滑动面计算参数进行了精确计算拟合，使得拱坝坝肩滑动块体稳定计算中滑动面计算参数的选取更加合理。

综上所述，本发明的这种拱坝坝肩滑动块体不同地质界面计算参数的确定方法，通过空间建模的方式，采用更加精确的方法，确定结构面的岩性分布状态，使得计算参数取值更接近工程实际，更大限度的避免工程设计的安全风险。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.拱坝坝肩滑动块体不同地质界面计算参数的确定方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)收集基础建模资料，从这些地质资料中提取相应的地质分界线，包括强卸荷线、强风化线、弱卸荷线、弱风化线、微风化线、基岩分界线；

(2)根据步骤(1)中的地质分界线，建立地质分界面，包括强卸荷面、强风化面、弱卸荷面、弱风化面、微风化面、基岩分界面；

(3)利用步骤(2)中形成的地质分界面分割拱坝坝肩滑动块体的三维块体，将三维块体划分成不同的岩性分布区域，包括强卸荷区域、强风化区域、弱卸荷区域、弱风化区域、微风化区域、基岩区域，相应的区域，三维块体的侧滑面和底滑面就被划分成不同的岩性分布区域A₁、A₂……A_n；

(4)分别通过测量求出侧滑面、底滑面上不同岩性分布区域的面积S₁、S₂……S_n，结合各个区域内岩性的地质力学参数，求得实际的滑动面力学参数。

2.如权利要求1所述的拱坝坝肩滑动块体不同地质界面计算参数的确定方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，建立地质分界面是利用离散光滑插值方法完成的，其中的地质分界面面拟合采用最小二乘法进行，最大限度地减小拟合误差。

3.如权利要求1所述的拱坝坝肩滑动块体不同地质界面计算参数的确定方法，其特征在于：所述的步骤(4)中，实际的滑动面力学参数采用加权平均的方法求得，其计算公式如下：

式中，ω_i表示某一种岩性的地质力学参数，S_i表示某一种岩性的滑动面的面积，表示加权平均后的滑动面计算力学参数。