CN110850062A - 一种抽水蓄能电站坝基抗滑稳定性评价方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种抽水蓄能电站坝基抗滑稳定性评价方法

技术领域

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。

发明内容

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。

Claims (6)

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。