分项系数法在重力坝深层抗滑稳定分析中的应用
水工建筑物重力坝的稳定分析
水工建筑物重力坝的稳定分析一、重力坝滑动失稳模式（一）表面滑动（二）浅层滑动（三）深层滑动二、抗滑稳定计算截面选取及计算方法★破坏机理：重力坝岩基的破坏开始于坝踵附近的拉裂缝和扩张松弛，而后坝趾出现剪切屈服区且逐渐向上游发展，最后在坝下浅层岩基中上下游贯通，形成滑动通道，导致大坝的整体失稳破坏。
★（一）计算截面：坝基面或者坝体薄弱面选择受力大，抗剪强度较低，最容易产生滑动的截面作为计算截面。
重力坝抗滑稳定计算主要是核算坝基面及碾压混凝土层面上的滑动稳定性。
另外坝基内有软弱夹层、缓倾角结构面时，也应核算其深层滑动性。
★（二）抗滑稳定分析方法1.单一的安全系数法：计算公式有抗剪强度公式和抗剪断公式2. 分项系数法极限状态设计方法：《混凝土重力坝设计规范》DL 5108—1999规定，重力坝的抗滑稳定承载能力极限状态进行计算，认为滑动面为胶结面，滑动体为刚体。
三、单一的安全系数计算法（一）抗剪公式1.滑动面水平时：Ks = f(∑W-U)/ ∑P2.滑动面倾向上游：Ks = [f(∑WCosβ-U+∑PSinβ)]/( ∑PSinβ+∑WCosβ)公式评价：本公式不考虑凝聚力，偏于安全，凝聚力作为安全储备，所以规定的安全系数较低。
（二）抗剪断公式1.假定：认为砼与基岩接触良好，直接采用接触面上的抗剪断参数f′和c′。
2.公式：Ks′＝[f′(∑W-U)+C′A]/∑P3.安全系数Ks′,设计规范规定：不分等级。
基本荷载组合：采用3.0；特殊荷载组合：（1）采用2.5；（2）采用不小于2.3。
四、分项系数法（一）特点：与原设计规范相比，用概率极限状态设计法代替了定值设计法，用分项系数极限状态表达式代替单一安全系数表达式。
即以结构重要性系数γ０、设计状况系数φ、作用分项系数γｆ 、材料性能分项系数γｍ和结构系数γｄ来代替设计的安全系数Ｋ。
（二）分项系数法基本公式（课本37页3-1、3-2）核算坝基面抗滑稳定极限状态时，应按材料的标准值和荷载的标准值或代表值分别计算基本组合和偶然组合两种情况。
河海水工建筑物 2-3-1重力坝稳定和应力
分项系数法基本公式
对承载能力验算表达式为：
基本组合：
偶然组合： 0S( GGk , QQk ,k )
1
d
R( fk
m
,k )
0S( GGk , QQk , Ak , ak )
1
d
R( fk
m
, ak )
γG永久作用分项系数； γ0结构重要性系数; γQ可变作用分项系数； φ设计状况系数; GK永久作用标准值； QK可变作用标准值； αK几何参数标准值； fK材料性能标准值； γm材料性能分项系数； AK偶然作用标准值； γd结构系数
具体：
（1）坝基面抗滑稳定的承载能力极限状态：
★按承载能力极限状态校核：应按材料的标准值和荷载的标准值或代表值分别计 算基本组合和偶然组合两种情况。
★ S(*)为作用效应函数，S(*)＝∑PR ∑PR为作用于滑动面之上的全部切向（包括滑动面之上的岩体）作用之和；
★ R(*)为抗力函数，R(*)＝∑f ’R∑WR + c’R AR ∑黏W聚R滑力动。面上全部法向作用之和,f ’R坝基面抗剪断摩擦系数，c’R坝基面抗剪断
评价：该方法有长期的实践经验，目前我国重力 坝设计规范中的强度标准就是以该法为基 础的。
2°弹性理论解析法
该法的力学模型和数学解法均很严密，但前只有 少数边界条件简单的典型结构才有解。
评价：可用于验证其他方法的精确性，有重要 价值。
3°弹性理论差分法
该法力学模型严密，在数学解法上采用差分格式， 是一种近似的方法。
1、单斜面深层抗滑稳定计算
坝基深层单滑动面抗滑稳定计算可参照坝体混凝 土与基岩接触面抗滑稳定计算方法进行，抗滑稳定极 限状态计算应沿软弱结构面进行。
亭子口重力坝深层抗滑稳定性分析
等 Ｋ法 中的 条 块 作 用 力 与 水 平 面 的夹 角 对 深 层 抗 滑 稳 定 性 作 了敏 感 性 分 析 。两 种 稳 定 性 计 算 方 法 的结 果 均表 明 亭 子 １重 力 坝 表 孑 坝 段 深 层 抗 滑 稳 定 性 基 本 能 满 足 规 范 要 求 ；广 义 等 Ｋ法 中 条 块 作 用 力 与 水 平 面 的 夹 角 取 值 对 ： ３ Ｌ
中假定 的是 每一 滑 面通 过 的 同一种 介 质 ，当穿 过 多种 岩层 时 强度 参 数需 要 做加 权 处理 ，这严 重 影 响 了该 方 法在 理论 上 的严 密性 。 陈祖煜 …基于 虚功 原理 的基础 上提 出了理论 体 系更 为严 格 、应用 范 围 更 为 广 泛 的广 义 等 Ｋ法 （ａｌａ ） Ｓ ｒｌ 法 ，并 证 明 了在 双 滑 面 时与 等 Ｋ法 的等 效 性 。 自２ Ｔ ０世 纪 ８ Ｏ年代 以 来 ，分 项 系 数极 限状 态 设计 方 法 得到 推 广应 用 ，由于 分项 系 数是 在 总结 了大量 实 例 的资 料 和可 靠度
深层 抗 滑稳 定 分 析 成 果 有 显著 的影 响 ，建 议 在 亭 子 口深 层抗 滑稳 定 分 析 中妒 ５ ０ 。 取 。 １ｏ
关 键 词 ：亭 子 １重 力 坝 ；深层 抗 滑 ；广 义 等 Ｋ法 ；分 项 系 数 极 限 状态 设 计 方 法 ： ３
中图分类号 ：ｒ ６ １ Ｉ ４ Ｔ ｖ
表 孔 坝段 的多种 滑 移模 式 在不 同的计 算 工况 下 的 深层 抗 滑稳 定性 作 了验算 ，并 与 分项 系数 极 限状 态
重力坝深层抗滑稳定的可靠度分析
重力坝深层抗滑稳定的可靠度分析目前的重力坝设计规范,并行存在基于概率极限状态设计法和分项系数设计表达式的DL 5108-1999《混凝土重力坝设计规范》和基于单一安全系数设计法的SL319-2005《混凝土重力坝设计规范》两部设计规范。
传统的以安全系数为基础的设计方法与概率极限状态设计法有何关系,安全系数与可靠指标之间的关系等问题,是水工结构安全度领域值得研究的热点问题之一。
本文以重力坝深层抗滑稳定的可靠度研究为切入点,对重力坝深层抗滑稳定的可靠度分析方法和安全度设置水平开展了较为系统的研究,分析了可靠度分析法与安全系数设计法之间的联系,探讨了将安全系数设计法与概率极限状态设计法相结合的途径,主要研究成果如下。
(1)重力坝双斜面深层抗滑稳定的体系可靠度研究。
针对重力坝设计中常遇的双斜面深层抗滑稳定问题,利用JC法分别计算了基于等安全系数法的滑动体ABD、抗力体BCD的可靠指标,并利用等效线性化计算了双斜面深层抗滑稳定的体系可靠指标,发现两块体的抗滑稳定安全系数虽然相等,但抗滑稳定可靠指标并不相等；当滑动体和抗力体的抗滑稳定安全系数均满足要求时,其抗滑稳定可靠指标仍可能达不到要求；当采用概率极限状态设计法时,应分别建立两个块体的极限状态方程,分别分析两个块体的抗滑稳定可靠度及其体系可靠度,两个块体的体系可靠度可按串联体系进行求解。
(2)在传统的双斜面深层抗滑稳定可靠度分析结果的基础上,对传统的抗滑稳定安全系数K赋予广义的含义K=F(x1,x2,…,xn),利用K-1.0=0建立极限状态方程,采用蒙特卡罗法计算分析了双斜面深层抗滑稳定的体系可靠度,结果与JC法和等效线性化计算的体系可靠度基本一致。
由此沟通了传统的安全系数设计法与可靠度分析法之间的联系,为可靠度理论在重力坝双斜面深层抗滑稳定的体系可靠度分析中的应用开辟了一条新途径。
(3)重力坝多滑面深层抗滑稳定的体系可靠度研究。
当坝基存在多个断层或结构面时,在分析传统的基于滑动面的应力分析法与强度折减法求得的深层抗滑稳定安全系数的基础上,利用加权响应面法和逐步等效线性化,计算了重力坝深层抗滑稳定的体系可靠度,建立了各断层的抗滑稳定安全系数与抗滑稳定可靠指标的关系,建立了强度折减法的抗滑稳定安全系数与体系可靠指标的关系。
混凝土重力坝抗滑稳定实时分析方法
第４ ４卷 第 ２ ０期
２ ０ １ ３年 １ ０月
人 民 长 江
Ｙａ ｎ ｇ ｔ ｚ ｅ Ｒｉ ｖ ｅ ｒ
Ｖｏ １ ． ４４． Ｎｏ ． ２ ０ ０ｃ ｔ ．． ２ ０１ ３
文章编 号 ： １ ０ ０ １— ４ １ ７ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ２ ０— ０ ０ ３ ７— ０ ５
移， 由于外荷 载 以及 材料 参数 的变 化 ， 混 凝土 重力 坝抗 滑性 态是 一个 变 化 的量 。 因此 ， 有 必 要 引 入 时 间 的概 念， 对 混凝 土重 力坝 抗滑 稳定进 行 实时分 析 。
体极 限 平衡 法 ¨ 、 基 于 可靠 度 思 想 的分项 系数 法 以 及有 限单 元 法 。 刚 体 极 限平 衡 法 具 有 明确 的 物 理 含 义、 失稳 判 据及 较 多的工 程 经验 ， 但 其两 条基 本假 定却
据 。 一 。 众所 周 知 ， 在汛 期应 尽 量 将 洪水 拦 截 在 水 库 中 以 取 得 最大 防洪 效 益 ， 此 时需 要 实 时 给 出混 凝 土 重 力 坝 的抗 滑性 态 。现 有方 法均 无 法满 足对 混凝 土重 力 坝抗 滑稳定 进 行实 时 计算 分 析 的 需求 。此 外 ， 混 凝 土 重 力 坝 失稳 与 否 ， 还 与 时 间 有 很 大关 系 ， 即 随 着 时 间 的 推
重力坝抗滑稳定的研究方法概述
为工程的建设提供 了借鉴意义 。
是单一平面的情况下，可 以较准确的得到其稳定性 分析结果。
当 然 ， 本 方 法 也 存 在 着 一 些 不 足 之 处 。 诸 如 只 能 从 宏 观 角 度 探 讨 坝 基 的 抗 滑 稳 定 性 ，对 于 结 构 的
变位 以及相应的应力分布不能得到明晰的结果 ，对
于 结 构 的 破 坏 机 理 同样 如 此 ； 该 方 法 也 不 能 直 接 确 定 坝 基 最 危 险 的 滑 动 面 ，而 是 通 过 试 算 的 方 法 找 到 最 危 险 滑 动 面 ， 并 且 计 算 的结 果 会 因 为 抗 剪 断 试 验 参 数 的准 确 性 和 计 算 方 法 的合 理 性 而 产 生 较 大 的浮
本 文 通 过 总 结重 力坝 抗 滑 稳 定 的 分 析 方 法 ， 比对 各 种 方 法 的 优 缺 点 ， 从而 清 晰 地 得 出 重 力 坝 抗 滑 稳 定 分 析 的 趋 势 ，
方法 之所以得到了广泛的推广，与它本身具备的优 点 是 离不 开 的 。比如 相 关 概念 明确 ，过 程 简 单 易 懂 ，
【 关键词】重力坝 抗滑稳定 安全系数 可靠度
Ｉ Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ 】Ｇｒ ａ ｖ ｉ ｔ ｙ ｉ ｎ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｐ ｏｂ ｒ ｌ ｅ ｍｓ ａ ｌ ｍｏ ｓ ｔ ａ ｌ ｌ ｂ ｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｏ ｆ
ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｉ ｓ ｎ ｏ ｔ ａ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ｅ ｄ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｇ ｅ － ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ｌ ａ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｎ ｈｅ ｔ ｅ ａ ｒ ｌ ｙ ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｏ ｖ ｅ ｒ ｌ ｏ ｏ ｋ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｗｅ ａ ｋ ｉ ｎ － ｔ ｅ ｒ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ｕ ｌ ａ ｌ ｙ ｌ ｅ ａ ｄ ｓ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｅ ｍｅ ｒ ｇ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｖ ａ ｒ ｉ ｏ ｓ ｕ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｌｎ ｒ ｇ ｐ ｍｂ ｌ ｅ ｍｓ ． Ｔｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｂ ｙ
重力坝抗滑稳定可靠度分析(二)强度指标和分项系数的合理取值研究
第31卷第3期2012年6月水力发电学报JOURNAL OF HYDROELECTRIC ENGINEERING Vol．31No．3Jun．，2012重力坝抗滑稳定可靠度分析：（二）强度指标和分项系数的合理取值研究陈祖煜1，2，徐佳成1，陈立宏3，王玉杰1，2，孙平1，吴超1（1．中国水利水电科学研究院岩土工程研究所，北京100048；2．流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京100038；3．北京交通大学土木建筑工程学院，北京100044）摘要：岩土材料抗剪强度参数的合理选用是开展可靠度分析的重要一环。
本文认为，在确定岩土参数变异系数的过程中，需要在现行规范建议值的基础上，综合考虑项目本身的试验成果和以往工程的经验选用设计指标。
本文通过对1000多组试验结果统计及工程实例敏感性分析等途径对岩体抗剪强度参数变异系数做了比较和分析，并提出了初步的建议值。
通过典型重力坝算例分析及工程实例的反演分析，对岩体的抗剪强度参数的分项系数进行了敏感性分析，对重力坝设计规范的建议值的合理性进行了评价。
关键词：水工结构；变异系数；分项系数；混凝土重力坝；相对安全率；抗剪强度指标中图分类号：TV31文献标识码：AReliability analysis on sliding stability of gravity dams ：Part II ，determination of shear strength parameters and partial factorsCHEN Zuyu 1，2，XU Jiacheng 1，CHEN Lihong 3，WANG Yujie 1，2，SUN Ping 1，WU Chao 1（1.Department of Geotechnical Engineering ，China Institute of Water Resources and Hydropower Research ，Beijing 100048； 2.State Key Laboratory of Simulation and Regulation of Water Cycle in River Basin ，Beijing100038，3.School of Civil Engineering ，Beijing Jiaotong University ，Beijing100044）Abstract ：Determination of strength parameters for geotechnical materials is a major concern in reliability studies．It is argued that this work should be based on a comprehensive study of the criteria suggested in the codes ，testing data and past experiences．This paper gives a comprehensive review over more than 1000sets of test data and back-analysis results for eight case histories of concrete dam ，evaluates the impact of variation coefficients on calculations of reliability indices through a careful study ，and puts forward a set of coefficients of variation for various materials．Finally ，these coefficients are verified by a sensitivity study of partial factors by using concrete dam codes．Key words ：hydraulic structure ；coefficient of variation ；partial factor ；concrete gravity dam ；ratio of safety margin ；shear strength of rock mass收稿日期：2011-12-23基金项目：水利部公益性行业科研专项经费项目（200801005）；国家自然科学青年基金（50909002）。
重力坝坝基深层抗滑稳定性分析
重力坝坝基深层抗滑稳定性分析【摘要】结合碾压混凝土重力坝工程实例，运用有限元法对坝基深层抗滑稳定性进行分析，计算方法采用强度储备系数法，通过模拟坝基失稳的渐进破坏过程，分析认为大坝整体具有一定的强度储备安全系数，能够满足大坝整体抗滑稳定性的要求，其计算成果可为工程设计提供一定的参考。
【关键词】碾压混凝土重力坝；有限元法；强度储备系数法；抗滑稳定重力坝深层抗滑稳定问题的研究十分困难，因为岩体是一种不连续体，内部断层、裂隙等结构面的产状、特性、分布和切割组合关系十分复杂，这些结构面的组合，特别是缓倾角的断层控制着大坝的稳定和安全。
目前高混凝土重力坝抗滑稳定分析方法有多种，较经典的研究方法[1]是刚体极限平衡法、模型试验法、有限单元法等。
本文采用有限元法对某重力坝岸体—坝基系统失稳的渐进破坏过程进行了模拟，并利用不同的判别方式计算坝基的抗滑稳定安全系数。
该电站坐落于云南省境内金沙江中游的河段上，是以发电为主的大型水利工程枢纽，为碾压混凝土重力坝，最大坝高160m，河中设置坝后式厂房，大坝正常蓄水位1418m。
1.地质条件根据地勘资料，该枢纽区岩层呈单斜构造。
坝段处基岩构造表现为断裂构造，断层等破裂结构面较为发育。
对于坝基存在着的t1b和t1a凝灰岩夹层，坝轴线部位t1b最小埋深40m,距建基面约25m，该层未发现错动及泥化的迹象，但对坝基深层抗滑稳定性有一定的影响。
坝基地质剖面图见图1。
图1坝基地质纵剖面图2.计算模型由于坝基地质构造的复杂性[2][3]，有限元建模过程中对其进行适当简化，坝基主要包含玄武岩、裂面绿石化岩及凝灰岩夹层，坝体浅层的块裂和碎裂裂面绿泥石化岩体抗剪强度和变形模量较低，在计算中需重点分析，利用三维绘图软件CATIA及有限元软件进行模型的构建和数值分析，计算模型网格采用八结点六面体C3D8单元。
岸坡坝段群坝体与地基网格计算模型见图2.1-2.2。
岸坡坝段群整体模型的单元总数为10039个，结点总数11759个，其中坝体单元数目2669个。
重力坝稳定分析方法及提高坝体抗滑稳定的工程措施
重力坝的稳定性汪祥胜3008205112（46）前言：重力坝是世界出现最早的一种坝型，早在2900年前在埃及就出现了最早的重力挡水坝。
随着我国重力坝建设的繁荣，数量的增多和高度的不断提升，使得对稳定分析有着重要的理论和实践意义。
大坝的稳定性直接关系到大坝安全性和人民群众的生命财产息息相关，而此次实习的三峡和向家坝皆是重力坝的代表杰作，通过实习定能从深层次上了解有关大坝稳定性的相关问题，包括什么是重力坝，重力坝稳定的意义，其稳定性分析方法和提高坝体抗滑稳定性的工程措施及在实际中的应用情况和应注意的问题。
一．什么是重力坝1.重力坝是由砼或浆砌石修筑的大体积档水建筑物，其基本剖面是直角三角形，整体是由若干坝段组成。
重力坝在水压力及其他荷载作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求;同时依靠坝体自重产生的压力来抵消由于水压力所引起的拉应力以满足强度要求。
2.优缺点：重力坝优点：重力坝之所以得到广泛应用,是由于有以下优点：①相对安全可靠,耐久性好，抵抗渗漏、洪水漫溢、地震和战争破坏能力都比较强；②设计、施工技术简单，易于机械化施工；③对不同的地形和地质条件适应性强，任何形状河谷都能修建重力坝，对地基条件要求相对地说不太高；④在坝体中可布置引水、泄水孔口，解决发电、泄洪和施工导流等问题。
重力坝缺点：①坝体应力较低，材料强度不能充分发挥；②坝体体积大，耗用水泥多；③施工期混凝土温度应力和收缩应力大，对温度控制要求高。
3.工作原理；重力坝在水压力及其它荷载作用下必需满足：A、稳定要求：主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足。
B、强度要求：依靠坝体自重产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力来满足。
4.重力坝类型：重力坝按筑坝材料的不同分为:混凝土重力坝和浆砌石重力坝。
重力坝按其结构形式分为:①实体重力坝;②宽缝重力坝；③空腹重力坝。
重力坝按泄水条件可分为非溢流坝和溢流坝两种剖面。
实体重力坝因横缝处理的方式不同可分为三类。
重力坝抗滑稳定分析
重力坝抗滑稳定分析重力坝的稳定应根据坝基的地质条件和坝体剖面形式，选择受力大，抗剪强度较低，最容易产生滑动的截面作为计算截面。
重力坝抗滑稳定计算主要是核算坝基面及混凝土层面上的滑动稳定性。
另外当坝基内有软弱夹层、缓倾角结构面时，也应核算其深层滑动稳定性。
《混凝土重力坝设计规范》（),,(0k k Q k G a Q G S ⋅⋅⋅⋅γγψγ⎪⎪⎭⎫⎝⎛k m k da f R ,11γγ),,,(0k k k Q k G a A Q G S ⋅⋅⋅⋅γγψγ⎪⎪⎭⎫⎝⎛k m k da f R ,12γγ•••R f 'R c '•C f 'C c '••——材料性能分项系数，查表1-12，也可实验确定；γd1——基本组合结构系数，查表1-13； A k ——偶然作用代表值；γd2——偶然组合结构系数，见表1-3；Σf 'f 'c 'c '2）。
2．抗剪断参数的选取式（4）中f 'R f 'C c 'R c 'C 的值，直接关系到工程的安全性和经济性，必须合理地选用。
一般情况下，应经试验测定，且每一主要工程地质单元的野外试验不得少于4组；选取这些参数值时，应结合现场的实际情况，参照工程地质条件类似的工程经验，并考虑坝基岩体经工程处理后可能达到的效果，经地质、试验和设计人员共同分析研究进行适当调整后确定，中型工程的中、低坝，若无条件进行野外试验，应进行室内试验，并参照地质条件类似工程的经验数据选用，小型工程的低坝无试验资料时，可参照地质条件类似工程的试验成果和经验数据选用，坝体混凝土与基岩接触面抗剪断参数的计算参考值见DL5108－1999《混凝土重力坝设计规范》。
表1 材料性能分项系数表2 结构系数。
重力坝抗滑稳定计算安全系数法与分项系数法差异研究
技术创新|TECHNOLOGY INNOVATjttiI重力坝抗滑稳定计算安全系数法与分项系数法差异研究徐林白学翠池明阳(中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州贵阳550081)摘要：我国现行重力坝稳定计算方法主要有水利行业要求的安全系数法和电力行业要求的分项系数极限状态设计方法，都用来表示重力坝的安全度，但计算结果往往不一致。
基于此，文章从理论分析和实际工程验证两个角度对两种计算方法的差异进行了对比。
关键词：重力坝；安全系数法；分项系数法文献标识码:A中图分类号:TV64文章编号：2096-4137(2020)16-142-02DOI：10.13535/ki.10-1507/n.2020.16.58Study on the difference between safety factor method and partial coefficient methodfor gravity dam anti-sliding calculationXU Lin,BAI Xuecui,CHI Mingyang(Powerchina Guiyang Engineering Co.,Ltd,Guiyang550081,China)Abstract:The current calculation methods for the stability of gravity dams in China mainly include the safety factor method required by the water conservancy industry and the limit state design method required by the power industry,which are used to express the safety of gravity dams,but the calculation results are often inconsistent.Based on this,the article compares the difference between the two calculation methods from two angles:theoretical analysis and actual engineering verification.Keywords:gravity dam;safety factor method;partial factor method1研究背景重力坝是一种传统的大坝类型，经常用于水电站、水库工程中，其基本工作原理是在水压力及其他荷载作用下，依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求。
基于分项系数有限元法的观音岩大坝深层抗滑稳定分析
基于分项系数有限元法的观音岩大坝深层抗滑稳定分析来志强;常晓林;程勇刚;周伟;杨利福【期刊名称】《水力发电》【年(卷),期】2017(043)001【摘要】材料强度储备系数法在重力坝深层抗滑稳定分析中得到了普遍应用,但该方法未考虑荷载的不确定性,且认为岩体强度可以无限度的降低,其安全系数不能表达坝基实际的可靠度.在分项系数有限元法的基础上提出了一种新的重力坝深层抗滑稳定计算方法——有界降强分项系数法,该方法将影响坝基稳定的变量经分项系数处理后,采用强度储备系数法考虑岩体强度可能的弱化,并以相同岩体抗剪参数的统计规律来控制其弱化下界.采用该方法对观音岩重力坝11号坝段进行了深层抗滑稳定分析,并与传统方法计算结果进行对比,结果表明:所提方法计算的安全系数比分项系数有限元法略大,不同方法计算所得大坝稳定性是一致的,说明所提方法应用于重力坝深层抗滑稳定是合理可行的.【总页数】5页(P30-34)【作者】来志强;常晓林;程勇刚;周伟;杨利福【作者单位】武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉430072;武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室,湖北武汉430072;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉430072;武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室,湖北武汉430072;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉430072;武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室,湖北武汉430072;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉430072;武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室,湖北武汉430072;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉430072;武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室,湖北武汉430072【正文语种】中文【中图分类】TV223;TV62.3(271)【相关文献】1.分项系数法在重力坝深层抗滑稳定分析中的应用 [J], 刘涵;郑黎;周兵;张佳李2.拉路河水库工程大坝深层抗滑稳定分析及处理措施 [J], 姜彦作;王兆括;陈仁宏3.基于有限元法的古偿河水库大坝1#～3#坝块坝基抗滑稳定分析 [J], 吴健;张小飞;田羽;覃培;肖天培4.基于分项系数法的重力坝深层抗滑稳定分析 [J], 周伟;常晓林;徐建强5.观音岩重力坝深层抗滑稳定分析 [J], 涂承义;常晓林;刘东因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
重力坝抗滑稳定设计表达式及分项系数研究
重力坝抗滑稳定设计表达式及分项系数研究
常晓林;黄东军;蒋春艳;曹去修
【期刊名称】《岩土工程学报》
【年(卷),期】2007(29)8
【摘要】对电力行业现行重力坝规范中的抗滑极限状态设计方法进行了探讨,通过对传统刚体极限平衡法的剖析,明确了极限状态设计中作用和抗力函数的表达形式及矢量方向,提出了一种新的等K′法,使坝基双滑面上下游块体具有同等安全系数和同等可靠概率的内涵。
根据对多组方案可靠指标的试算比较,提出了具有定量标准的安全系数K′的计算公式及相应的允许指标,建议了一套相应分等分级的分项系数,并对其合理性进行了验证。
【总页数】5页(P1219-1223)
【关键词】混凝土重力坝;抗滑稳定;可靠度;等安全度;分项系数
【作者】常晓林;黄东军;蒋春艳;曹去修
【作者单位】武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室;华东勘测设计研究院;长江勘测规划设计研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TV64
【相关文献】
1.基于分项系数的三滑裂面相等可靠余度重力坝深层抗滑稳定计算方法 [J], 孙建生;侯爱民
2.基于分项系数法的亭子口重力坝坝基抗滑稳定分析 [J], 马清;常晓林
3.分项系数法在重力坝深层抗滑稳定分析中的应用 [J], 刘涵;郑黎;周兵;张佳李
4.重力坝抗滑稳定计算安全系数法与分项系数法差异研究 [J], 徐林;白学翠;池明阳
5.重力坝抗滑稳定计算安全系数法与分项系数法差异研究 [J], 徐林;白学翠;池明阳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
大坝稳定计算各分项系数的标定与验证
大坝稳定计算各分项系数的标定与验证作者：白学翠徐林池明阳来源：《西部论丛》2019年第32期摘要：重力坝抗滑稳定计算方法主要有安全系数法和分项系数法两种，后者的关键问题是如何确定公式中的一系列分项系数，在向分项系数极限状态设计方法“转轨”和“套改”中，这些分项系数的标定一方面要符合可靠度的基本理论，另一方面，计算的大坝安全度要与原有的安全系数法保持基本一致。
本文即基于这两个套改原则，对分项系数法中的各分项系数进行标定。
关键词：重力坝;抗滑稳定;分项系数法;标定1、概述重力坝是一种古老的大坝类型，经常用于水电站和水库工程中，其基本工作原理是在水压力及其他荷载作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求，同时依靠坝体自重产生的压应力来减小库水压力所引起的上游坝面拉应力以满足强度要求。
重力坝抗滑稳定的基本原理是刚体极限平衡法，从上个世纪三十年代以来，刚体极限平衡法在工程设计中就得到了广泛的应用，并在此理论的基础上发展了三大类的设计方法，分别为安全系数法、风险分析可靠度方法和分项系数极限状态设计方法。
结构的可靠度分析是一门体系严密的科学分支，但是其分析步骤比较复杂，在工程设计中，为每一种特定的参变量输人相应的概型、均值、标准差并计算失效概率，实非易事，故一时难以在工程设计中大范围推广应用。
20世纪80年代以来，各国相继推出了分项系数极限状态设计方法，这一方法的实际操作步骤遵照了原有的单一安全系数模式，但是对影响目标函数的自变量各自用相应的分项系数考虑其不确定性。
而这些分项系数则是在总结大量实例的资料和可靠度分析理论基础上确定的。
这样，也就使传统的单一安全系数方法在风险分析基础上获得了改善。
分项系数极限状态设计方法在形式上和单一安全系数是基本一致的，采用了这一方法需要解决的关键问题是如何确定公式中的一系列分项系数，在向分项系数极限状态设计方法“转轨”和“套改”中，这些分项系数的标定一方面要符合可靠度的基本理论，另一方面，计算的大坝安全度要与原有的安全系数法保持基本一致。
1 概述2 重力坝的稳定分析3 重力坝的坝体强度验算
2 ¢ ——坝基与坝体接触面面积（m AR ）
计算时应分别考虑基本组合和偶然组合
当坝基面为倾向上游的倾斜面时
S (*) =
ü å P cos a - å W sin a ï ý R (*) = f ¢ ( å W cos a - U + å P cos a ) + C ¢ A ¢ ï þ
重力坝应:
Ø
按承载能力极限状态验算坝趾和坝体选定截面下游断 点的抗压强度， 按正常使用极限状态验算满库时坝体上游面拉应力和 空库时的下游面拉应力 对于高坝，宜采用有限单元法进行计算或用结构模型、 地质力学模型试验成果予以验证。 修建在复杂地基上的中坝，必要时也可进行有限元分 析。
Ø
Ø
Ø
1.坝趾及坝体选定截面下游端点抗压强度验算 应分别计算基本组合和偶然组合两种情况。
¢ 一般在 f Rk
0.55~1.25之间，抗剪断粘聚力标准值 C Rk 一般在
2 单一安全系数法 （1）抗剪强度公式（摩擦公式） 滑动面水平时
× å W - U ） 阻滑力 f （ K = = 滑动力 å P
（2）抗剪断强度公式 滑动面上的阻滑力应包括抗剪断摩擦力和抗剪断粘 聚力
— —
1 概述 2 重力坝的稳定分析
一、坝体混凝土与基岩接触面的抗滑稳定计算 【分项系数法、单一安全系数法】 — 二、坝基深层抗滑稳定计算 — 三、提高抗滑稳定性的措施
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3 重力坝的坝体强度验算
一、分项系数法的应力控制标准 — 二、单一安全系数法应力控制标准 — 三、用有限元法计算时的应力控制标准
荷载组合 基本组合
[ K ]
特殊组合（1） 特殊组合（2） 基本组合
重力坝抗滑稳定安全度评价综述
重力坝抗滑稳定安全度评价综述贲能慧（河海大学水利水电工程学院，江苏 南京210098）摘要：概述了重力坝安全度研究的极限平衡法、有限元法、分项系数法，分析了各自的局限性以及进一步研究的困难；提出了重力坝的失稳判据，建立了强度储备法的安全评价准则，并基于两种现行的规范提出了对应的剪力比值安全系数。
关键词：重力坝；安全评价准则；强度储备法；剪力比值系数Anti-sliding stability analysis of gravity damBen Neng-hui(College of Hydro-power Engineering, Hohai Univ., Nanjing 210098, China；) Abstract: This paper summarizes the major theories used in gravity dam safety research as equilibrium limit method, finite element method, partial coefficient. Respective limitations and difficulties for further research are analyzed. Failure criterion of gravity dam is proposed, safety evaluation principle of strength reserve coefficient method is established and corresponding shear ratio safety coefficients are proposed according to the two current standard.Key words: gravity dam; safety evaluation principle; strength reserve coefficient method; shear ratio coefficient重力坝是一种古老而迄今应用仍很广的坝型，因主要依靠自重维持稳定而得名。
基于分项系数法对拱坝抗滑稳定的分析
ｔｉ ｔｏ ｓｉ ｇｅ ｍｅ ｔ ｔ ｈ ｔｆ ｍ ｈ ｒｄｔ ｎ ｌ ｉｉ ｉ ｔ ｑ ｉｉｒ ｍ ｔｏ ｈ ｓｍｅｈ ｄ ｉ ａ ｒｅ ｎ ｈｔａ ｒ ｔｅｔａ ｉｉ ａ ｇｄ ｌ ｕｌ ｉ ｍｅｈ ｄ．Ｓ ，ｉ ｉ ｒ ｕｔｂｅｆｒｔｅｃ ｍｐ ｔ ｇ ｎ ｗｉ ｏ ｏ ｒ ｍｉ ｅ ｂ ｕ ｏ ｔ ｓｍｏｅｓ ｉ ｌ ｏ ｕｉ ａ ｏ ｈ ｎ ｏ ｈ ｔｂｌｙ ａ ａｎ ｔｓｉｉｇ ｏ ｒｈ ｄ ｍｓ ｆｔｅ ｓａ ｉ ｔ ｇ ｉ ｓ ｌｄｎ ｆａｃ ａ ． ｉ Ｋｅ ｗｏ ｄ ：ｐ ｒ ａ ｏ ｆ ｃｅ ｔ Ⅱ ｉｌ ｅ ｉｔｎ ｅ；ｓａ ｉｔ ｙ ｒ ｓ ａ ｔ ｌｃ ｅｆ ｉｎ ；ｓ ｄｌ ｒ ｓｓａ ｃ ｉ ｉ ｇ ｔ ｂｌ ｙ ｉ
２ Ｘ ’ Ｕｉ ｒｔ ｏ ｒ ｉｃ ｒ ａｄＴｃｎｌ ｙ ｉ ｏ ，Ｓａｎｉ １０５ ｈ ａ ３ Ｅ ｇ ｅｒｇＳ ＇ｙａｄＲｓ ｒ ｒｎｈｏ ． ／ 帆 ｎ ｅ ｉ ｃ ｔｔ ｅ ｎ ｅ ｏ ｇ ，Ｘ ’， ｈａｘ ７０５ ，Ｃ ｉ ； ． ｎｉ ｅ ｎ ｗｖ ｎ ｅ ａｃ Ｂａｃ ｖｓｙ ｆＡ ｈ ｅ ｕ ｈ ｏ ｎ ｎ ｎ ｉ ｅ ｅ ｈ ｆ
为 屈 服 面 上 的剪 应 力 和 正 应 力 。 坝 基 材 料 受 拉 时 屈 服 条 件 为 抗 拉 强 度 准则 ：
： Ｏｔ ＂
分项 系数有 限元法 ， 来衡 量拱坝 的整体 安全 。也就是 说 ， 在
考虑 了材料的弱化和荷载 的不确 定性 的前 提下 ， 用有 限元 强 度储备系数法计算结构 的整体安 全系数 。具 体方法就 是 ： 对 于拱坝的某种设计情况 ， 将材料性能的标 准值除 以材料分 项 系数 ， 其结果作 为分项 系数有 限元 法 的材料计 算值 ； 同时将 结构 的荷载标准值乘 以荷载分项 系数 ， 结果作 为分项 系数 其 有限元法的荷载计算值 。在这套参数 和荷载组 合下 ， 用有 限 元法进行降强度计算 。随着 ． 的逐渐 增 大 ， 结 构逐 渐 值 将 引入极限承载状态 ， 得 到的最终 整体 破坏 时 的 ． 作 为 所 值 坝基 系统 的安 全指标 。材料 分项 系数 和荷 载分项 系数 取决 于该 基本 变量的统计 特征 ， 无更 多研究 之前 ， 些分 项 系 在 这
基于分项系数的多滑动面抗滑稳定分析方法研究
基于分项系数的多滑动面抗滑稳定分析方法研究彭文明;胡小红;张连明【期刊名称】《水电站设计》【年(卷),期】2011(027)003【摘要】现行规范的分项系数,是在目标可靠指标约束下优选确定的,体现了可靠度理论,隐含了概率的意义,其设计方法比传统单一安全系数法先进.在工程设计中经常遇到重力坝深层稳定滑动面为多滑面的情况,由于现行规范中没有给出明确的求解方法,笔者根据等安全系数法的原理推导了多滑动面抗滑稳定计算公式,并探讨将双滑面深层稳定计算的分项系数如何应用到多滑动面稳定计算中,对相应的安全评价标准也进行了简单讨论.按照分项系数设计方法的理念,反映了各种材料、各种荷载区分对待的原则,故而采用分项系数的多滑动面抗滑稳定方法计算理论更接近实际,体现了行业发展的趋势.通过例题证明了方法的可行性,但与该方法匹配的分项系数以及安全评价标准尚需进一步研究.【总页数】4页(P1-4)【作者】彭文明;胡小红;张连明【作者单位】中国水电顾问集团成都勘测设计研究院,四川成都 610072;中国水电顾问集团成都勘测设计研究院,四川成都 610072;中国水电顾问集团成都勘测设计研究院,四川成都 610072【正文语种】中文【中图分类】TV314;TV223.31【相关文献】1.湾塘水库坝基深层双滑动面抗滑稳定分析 [J], 杨卓2.基于分项系数有限元法的观音岩大坝深层抗滑稳定分析 [J], 来志强;常晓林;程勇刚;周伟;杨利福3.基于分项系数法的亭子口重力坝坝基抗滑稳定分析 [J], 马清;常晓林4.基于分项系数法的重力坝深层抗滑稳定分析 [J], 周伟;常晓林;徐建强5.重力坝深层抗滑稳定安全评价若干问题的思考——兼对《对重力坝设计规范中双斜滑动面抗滑稳定分析公式讨论意见》的答复 [J], 黄东军;聂广明因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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分项系数法在重力坝深层抗滑稳定分析中的应用摘要:本文主要介绍了分项系数法的应用原理,然后通过等安全系数法判断重力坝的深层结构的抗滑稳定性,并且结合设计规范判断重力坝的可靠度,从而根据实际情况验证分项系数法的科学性以及合理性。
关键词:分项系数法重力坝深层抗滑稳定性
重力坝深层滑动是水利水电建筑工程设计者研究的重点问题。
常规的剩余推力法以及被动抗力法,都是先将重力坝深层基础其中一个滑动区域视做极限平衡状态,然后再推导出此时的安全系数,以此为依据推算另一个区域的安全系数,这样计算的结果导致安全系数就包括所有计算重力坝深层基础设计中的模糊不确定性因素以及失误性因素,从而使计算结果无法表达重力坝深层基础的可靠性以及风险性。
例如在一些明显存在软弱夹层的施工环境中使用传统单一的安全系数分析法分析,计算结果通常很难到达设计规范的要求,而且也加大了重力坝深层结构进行加固处理的施工量和难度。
为了能够对深层结构的抗滑稳定性进行更加科学、有效的分析,本文采用了分项系数法,通过等安全系数法计算出重力坝深层抗滑稳定性系数。
1 极限状态方程
根据重力坝深层基础双滑面(如图1所示),即AB和BC来年各个方向上的滑动进行分析研究。
其中AB方向是重力坝深层基础的主滑
动面;BC则表示重力坝深层基础的辅助破裂面;BD为分界面,在分析研究过程中重力坝深层基础的滑动受力部位就分成了ABD和BCD 两大部分,此时引入一个假定与水平面呈角的抗力R,然后使ABD和BCD分别处于极限平衡状态,并且建立极限状态方程。
其中ABD极限状态方程为:
2 计算重力坝深层剖面以及基本变量参数
本次分项系数计算法采用150m重力坝模型;重力坝的上游边坡分别为1∶0、1∶0.05、1∶0.1;重力坝主滑动面与水平面的夹角α分别为14.04°和20°;ABD和BCD双滑面之间的合力夹角φ为0°,因为从上文中的分析可以得到重力坝深层滑动体系与抗力体系具有相同的安全系数,满足静力平衡关系,此时重力坝深层基础剖面的ABD和BCD双滑面之间的合力夹角φ有较高的敏感度,但是在实际使用的过程中ABD和BCD双滑面之间经常会存在非水平方向的作用力,这就使得ABD和BCD双滑面之间的合力夹角数值很难进行有效的控制,但是在使用分项系数法进行分析研究的过程中,通常是从重力深层坝结构设计的安全性出发取ABD和BCD双滑面之间的合力夹角φ为0°,重力坝基本变量参数特性如表2所示。
本文主要采用的是提高软弱夹层的抗剪力强度指标和下游压重的方式进行抗滑稳定性分析,使用一次二阶距法计算重力坝深层抗滑稳定性指标。
参考《混凝土重力坝设计规范》中的设计标准,重力坝深层基础结构承载能力的极限状态方程为:
式中GK代表永久作用的标准值;γG代表永久作用分形系数;QK 代表标准值;γQ代表可变作用的分项系数;αK代表几何参数标准值通过对上式进行转换可以得到安全系数K为:
使用分项系数进行重力坝抗滑稳定性分析时,主要是从结构系数出发,通过计算不同结构系数下重力坝的计算可靠性指标以及K法安全系数,将结果与目标可靠性指标进行比对分析,只有当计算可靠性指标大于目标可靠性指标时,才能证明重力坝深层基础具有较强的稳定性以及可靠性。
本文以150m重力坝结构系数计算结果如表3所示。
表中目标可靠性指标为4.2,结构系数为1.2,然后通过分项系数法计算出18种剖面的计算可靠性指标以及安全系数。
3 计算结果分析
通过以上选取的18种剖面计算结果可以得到以下结论:150m重力坝计算可靠性指标的最低值为4.241,对应的安全系数为3.233;计算可靠性指标的最高值为5.456,对应的安全系数为3.378。
结合《混凝土重力坝设计规范》中的设计标准,具体如表4所示。
从上表中可以看出重力坝的等级以及破坏类型不同,抗滑稳定性的可靠性指标的要求也各不相同。
其中一类破坏主要是指水利水电工程结构发生的非突发性破坏,二类破坏主要是指突发性破坏,此类破坏对水利水电工程结构产生的影响较大,而判断重力坝深层基础的安全度就是计算出现滑动破坏的临近值,因此本文以二类破坏为主要参考
值。
Ⅰ级可靠性指标βT为4.2,Ⅱ级可靠性指标βT为3.7,Ⅲ级可靠性指标βT为3.2。
然后从分项系数法的计算结果来看,150m重力坝的抗滑稳定性指标能够有效地控制在4.241～5.456范围内,高于Ⅰ级可靠性指标4.2,所以能够表现出较高的稳定性以及可靠性。
4 结语
本文主要通过分项系数法对坝基抗滑稳定性进行分析,以150m 重力坝为研究对象,通过建立抗滑稳定极限状态方程计算出重力坝深层抗滑稳定性,将结果与设计规范中的可靠性指标进行比对分析,发现计算值在4.241～5.456范围内完全高于设计规范中的4.2,符合规范要求。
因此,采用分项系数法计算重力坝深层抗滑稳定是可行的。
参考文献
[1]潘军校,张峻,王晓东.坝基深层抗滑稳定的刚体极限平衡法研究[J].工业建筑,2007(S1).
[2]王仁坤.特高拱坝建基面嵌深优化设计分析与评价[D].清华大学,2007.。