亭子口重力坝表孔坝段地震动力响应分析
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层 ， 岩 中 软弱 夹层 共 有 ３ 条 ， 中 Ｉ 破 碎夹 层 ５ 软 １ 其 类
规律， 并探讨 坝基沿 软弱夹层 的动力抗滑稳定性 。
条， Ⅱ类 破 碎夹 泥层 ９条 ， Ⅲ类 泥 化夹层 ｌ ７条 。其表 孔 坝段位 于主河 床 ， 建基 面高程 ３ ２ｍ， 高 １３ｍ， ５ 坝 １ 上
…
ｏｒ
）２ －ｔ
（ ３） ‘
般 而言 ， 辐射 阻尼效 应 对地 震 响应 的影 响 可达 ２ ％ ０
～
式 中 ， 为 薄 层 单 元 法 向 弹 性 模 量 ； 为 单 元 法 向正 Ｄ 应 力 ； 为 法 向 受 压 时 的初 始 刚 度 ； ｍ为 法 向 最 大 压 Ｋ Ｖ 缩 量 ；为 薄 层 单 元 厚 度 。 ｔ
Hale Waihona Puke Baidu
大坝 上 下 游表 面产 生 了明 显 的动 应 力 响 应 ， 动静 叠加 后 ， 体 竖 直 向在 地 震 过 程 中没 有 出现 拉 应 力 ； 但 坝 以泥化
夹层 Ｊ ２—１ ２为 底 滑 面 的 滑动 模 式 为 大 坝 深层 动 力 抗 滑稳 定 的控 制 工 况 ， Ｓ — 设置 齿 槽 后 大 坝动 力深 层 抗 滑 稳
摘 要 ： 子 口重力 坝 坝基 岩层 近 于水 平 ， 布 有各 类 软 弱 夹层 。 为 科 学 评 价 其 坝 体 结 构 抗 震 安 全 性 与地 震 动 亭 分
力抗 滑 稳 定 性 ， 用黏 弹性 人 工 边 界模 拟 地 基 辐 射 阻尼 效 应 ， 采 以有 厚 度接 触单 元 模 拟 坝基 软 弱 夹层 ， 亭子 口 对 重 力 坝 的表 孔坝 段 进 行 了三 维 有 限元 时程 动 力 分析 。 计 算 结 果 表 明 ， 水 工抗 震 规 范谱 人 工 地 震 波 作 用下 ， 在
结构设 计 与坝基 主要地质 情况如 图 １ 所示 。通过分 析 比较 常见 的坝基基 础处 理 措施 ， 计 最 终在 坝基 采 用 设 了封 闭抽排措 施 ， 在坝踵 处设置 混凝土深 齿槽 ， 断 并 切 软弱夹 层 ， 以提 高 坝 基 深 层抗 滑稳 定 … ， 混凝 土 齿 其
槽 深 １ 底 宽 １ ２ ． ９ｍ、 ７～ ５ ５ｍ。
ｌ 计算 原 理 与模 型
１ １ 黏 弹 性人 工 边界 ．
采用有 限元模 型分 析重 力 坝 的动力 响 应时 ， 于 由
进 行 抗 震 强 度 和 整 体 稳 定 计 算 分 析 。本 文 对 包 含 软 弱
收 稿 日 期 ：Ｏ Ｉ ２—２ ２ ｌ 一０ ３
作 者简 介 职承 杰 ， ， 程 师 ， 要从 事 水利 工程 坝 工设 计 工作 。Ｅ— ｉ ｚｉ ｅｇｅ ｃ ｓ ．ＯＩｃ 男 工 主 ｍａ ：ｈｅ ｎｊ ＠ ｊ ｊ ＣＩ．ｎ ｌ ｈ ｉ ｗｙ Ｔ
第４ ２卷 第 ｌ ０期 ２０ １ １年 ５ 月
文章 编 号 ：０ １０１—４ ７ （ ０１ ） ０—０ ３ １９ ２ １ １ ０ ０—０ ６
人 民 长 江
Ｙａ ｇ ｚ Ｒｉ ｅ ｎ ｔｅ ｖｒ
Ｖｏ ． ２． ． ０ １ ４ Ｎｏ １
Ｍａ ｙ．， ２ ０１１
定性 显 著 提 高 ， 大坝 在 地 震过 程 中 不会 发 生 整体 失 稳 。 关 键 词 ： 震 ；动 力特 性 ；动 力 响 应 ；抗 滑 稳 定 ；亭子 １ 力 坝 地 ： ７重
文 献 标 志 码 ：Ａ
中 图 法 分 类 号 ：Ｐ３ ５ ９ １ ．
亭 子 口水 利枢纽是 嘉陵 江干流 开发 中唯一 的控制 性 工程 ， 程等 别 为 Ｉ等 ， 程 规模 为 大 （ ） ， 库 工 工 １型 水
第 １ 期 ０
职 承 杰 ， ： 子 口 重 力 坝 表 孔 坝 段 地 震 动 力 响 应 分 析 等 亭
３１
截 取 了有 限 地 基 ， 得 从 坝 体 边 界 传 递 的 振 动 在 模 型 使 外边 界产 生 反 射 ， 而人 为夸 大 了结 构 的动 力 响 应 。 从
一
Ｄ ＝ Ｋ （ ＋ １一 — Ｋ Ｖ
一 一
夹层 的亭 子 口表 孔坝段 一坝基 体系 的动 力特性 以及地 震动力反 应分别进 行分 析 ， 研究 坝体 的地震 动力 反应
正 常蓄水 位 ４ ８ｍ， ５ 死水 位 ４ ８ｍ。坝 区出露地层为 软 ３
硬相 问不 等 厚 层 状 岩 层 ， 层 砂 岩 中 共 分 布 软 岩 ３ 厚 ｌ
游 面 高 程 ３３ｍ 以 下 为 １ ０ １ 的 斜 坡 ， 游 坡 比 ８ ：．５ 下
１ ０ ８ 大坝 高程 ４ ５ ５ｍ 以下除 垫层混凝 土外采用碾 ：．， ３ ． 压混凝 土 ， 以上采 用 常态混 凝 土 。表 孔坝 段建 基 岩体
为 Ｋ ‘ 岩 屑 砂 岩 ， 布 有 以 泥 化 夹 层 Ｊ２—１ 层 分 Ｓ —２为 控 制 性 夹 层 、 含 多 层 软 岩 的抗 滑 稳 定 软 弱 面 ， 大 坝 包 其
ｆ
图 １ 表 孔坝 段 结构 及坝 基 主 要地 质 情 况
（ 高程 ： 尺 寸 ：ｍ） ｍ； ｅ
依据 《 水工 建 筑物抗 震 设 计 规 范》（ Ｌ ０ Ｓ ２ ３—９ ） ７ ，
亭 子 口重 力 坝 抗 震 设 防 类 别 为 甲 类 ， 址 基 本 地 震 烈 坝
度 为 ６度 ， 计 时 按 ７度 地 震 烈 度 设 防 ， 采 用 动 力 法 设 应
亭子 口重 力坝 表孔 坝段地 震动 力响应分 析
职 承 杰 ， 文 邦 ， 蕴 龙。 漆 何
（ ． 江勘 测规 划设计 研 究院 枢 纽设计 处， 北 武汉 ４０ １； ２ 四川大 学 水利 水 电学院， １长 湖 ３ ０ ０ ． 四川 成 都 ６ ０６ ； ３ １ ０ ５ ．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 ４ ０ ７ ） ３ ０２
规律， 并探讨 坝基沿 软弱夹层 的动力抗滑稳定性 。
条， Ⅱ类 破 碎夹 泥层 ９条 ， Ⅲ类 泥 化夹层 ｌ ７条 。其表 孔 坝段位 于主河 床 ， 建基 面高程 ３ ２ｍ， 高 １３ｍ， ５ 坝 １ 上
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ｏｒ
）２ －ｔ
（ ３） ‘
般 而言 ， 辐射 阻尼效 应 对地 震 响应 的影 响 可达 ２ ％ ０
～
式 中 ， 为 薄 层 单 元 法 向 弹 性 模 量 ； 为 单 元 法 向正 Ｄ 应 力 ； 为 法 向 受 压 时 的初 始 刚 度 ； ｍ为 法 向 最 大 压 Ｋ Ｖ 缩 量 ；为 薄 层 单 元 厚 度 。 ｔ
Hale Waihona Puke Baidu
大坝 上 下 游表 面产 生 了明 显 的动 应 力 响 应 ， 动静 叠加 后 ， 体 竖 直 向在 地 震 过 程 中没 有 出现 拉 应 力 ； 但 坝 以泥化
夹层 Ｊ ２—１ ２为 底 滑 面 的 滑动 模 式 为 大 坝 深层 动 力 抗 滑稳 定 的控 制 工 况 ， Ｓ — 设置 齿 槽 后 大 坝动 力深 层 抗 滑 稳
摘 要 ： 子 口重力 坝 坝基 岩层 近 于水 平 ， 布 有各 类 软 弱 夹层 。 为 科 学 评 价 其 坝 体 结 构 抗 震 安 全 性 与地 震 动 亭 分
力抗 滑 稳 定 性 ， 用黏 弹性 人 工 边 界模 拟 地 基 辐 射 阻尼 效 应 ， 采 以有 厚 度接 触单 元 模 拟 坝基 软 弱 夹层 ， 亭子 口 对 重 力 坝 的表 孔坝 段 进 行 了三 维 有 限元 时程 动 力 分析 。 计 算 结 果 表 明 ， 水 工抗 震 规 范谱 人 工 地 震 波 作 用下 ， 在
结构设 计 与坝基 主要地质 情况如 图 １ 所示 。通过分 析 比较 常见 的坝基基 础处 理 措施 ， 计 最 终在 坝基 采 用 设 了封 闭抽排措 施 ， 在坝踵 处设置 混凝土深 齿槽 ， 断 并 切 软弱夹 层 ， 以提 高 坝 基 深 层抗 滑稳 定 … ， 混凝 土 齿 其
槽 深 １ 底 宽 １ ２ ． ９ｍ、 ７～ ５ ５ｍ。
ｌ 计算 原 理 与模 型
１ １ 黏 弹 性人 工 边界 ．
采用有 限元模 型分 析重 力 坝 的动力 响 应时 ， 于 由
进 行 抗 震 强 度 和 整 体 稳 定 计 算 分 析 。本 文 对 包 含 软 弱
收 稿 日 期 ：Ｏ Ｉ ２—２ ２ ｌ 一０ ３
作 者简 介 职承 杰 ， ， 程 师 ， 要从 事 水利 工程 坝 工设 计 工作 。Ｅ— ｉ ｚｉ ｅｇｅ ｃ ｓ ．ＯＩｃ 男 工 主 ｍａ ：ｈｅ ｎｊ ＠ ｊ ｊ ＣＩ．ｎ ｌ ｈ ｉ ｗｙ Ｔ
第４ ２卷 第 ｌ ０期 ２０ １ １年 ５ 月
文章 编 号 ：０ １０１—４ ７ （ ０１ ） ０—０ ３ １９ ２ １ １ ０ ０—０ ６
人 民 长 江
Ｙａ ｇ ｚ Ｒｉ ｅ ｎ ｔｅ ｖｒ
Ｖｏ ． ２． ． ０ １ ４ Ｎｏ １
Ｍａ ｙ．， ２ ０１１
定性 显 著 提 高 ， 大坝 在 地 震过 程 中 不会 发 生 整体 失 稳 。 关 键 词 ： 震 ；动 力特 性 ；动 力 响 应 ；抗 滑 稳 定 ；亭子 １ 力 坝 地 ： ７重
文 献 标 志 码 ：Ａ
中 图 法 分 类 号 ：Ｐ３ ５ ９ １ ．
亭 子 口水 利枢纽是 嘉陵 江干流 开发 中唯一 的控制 性 工程 ， 程等 别 为 Ｉ等 ， 程 规模 为 大 （ ） ， 库 工 工 １型 水
第 １ 期 ０
职 承 杰 ， ： 子 口 重 力 坝 表 孔 坝 段 地 震 动 力 响 应 分 析 等 亭
３１
截 取 了有 限 地 基 ， 得 从 坝 体 边 界 传 递 的 振 动 在 模 型 使 外边 界产 生 反 射 ， 而人 为夸 大 了结 构 的动 力 响 应 。 从
一
Ｄ ＝ Ｋ （ ＋ １一 — Ｋ Ｖ
一 一
夹层 的亭 子 口表 孔坝段 一坝基 体系 的动 力特性 以及地 震动力反 应分别进 行分 析 ， 研究 坝体 的地震 动力 反应
正 常蓄水 位 ４ ８ｍ， ５ 死水 位 ４ ８ｍ。坝 区出露地层为 软 ３
硬相 问不 等 厚 层 状 岩 层 ， 层 砂 岩 中 共 分 布 软 岩 ３ 厚 ｌ
游 面 高 程 ３３ｍ 以 下 为 １ ０ １ 的 斜 坡 ， 游 坡 比 ８ ：．５ 下
１ ０ ８ 大坝 高程 ４ ５ ５ｍ 以下除 垫层混凝 土外采用碾 ：．， ３ ． 压混凝 土 ， 以上采 用 常态混 凝 土 。表 孔坝 段建 基 岩体
为 Ｋ ‘ 岩 屑 砂 岩 ， 布 有 以 泥 化 夹 层 Ｊ２—１ 层 分 Ｓ —２为 控 制 性 夹 层 、 含 多 层 软 岩 的抗 滑 稳 定 软 弱 面 ， 大 坝 包 其
ｆ
图 １ 表 孔坝 段 结构 及坝 基 主 要地 质 情 况
（ 高程 ： 尺 寸 ：ｍ） ｍ； ｅ
依据 《 水工 建 筑物抗 震 设 计 规 范》（ Ｌ ０ Ｓ ２ ３—９ ） ７ ，
亭 子 口重 力 坝 抗 震 设 防 类 别 为 甲 类 ， 址 基 本 地 震 烈 坝
度 为 ６度 ， 计 时 按 ７度 地 震 烈 度 设 防 ， 采 用 动 力 法 设 应
亭子 口重 力坝 表孔 坝段地 震动 力响应分 析
职 承 杰 ， 文 邦 ， 蕴 龙。 漆 何
（ ． 江勘 测规 划设计 研 究院 枢 纽设计 处， 北 武汉 ４０ １； ２ 四川大 学 水利 水 电学院， １长 湖 ３ ０ ０ ． 四川 成 都 ６ ０６ ； ３ １ ０ ５ ．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 ４ ０ ７ ） ３ ０２