高土石坝地震加速度分布研究

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不同参数对土石坝地震动力响应影响

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［］ａＭ］．ＫＣ＝［＋Ｉ］９［（）２式中：质量阻尼系数，口为ｐ为刚度阻尼系数，不在同的边界条件下分别采用下式进行计算：
动力响应的影响，选取３条实测波（ｌｅｔ波、Ｅ —Ｃｎｏ迁ｒ安波、宁河波）ｌ人工合成地震波，用比例法和条利
２Ｗａｒｏｓｒｃｕｅｕｏｏｄｉ，Ｌｕｉ１００ＨｂｉＣｉａ．ｔｎｅｖｙＢｒａｆｕｉｔｏｄ４７０，ｕｅ，ｈｎ）ｅＣｎａＬＣｙ
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土石坝抗震稳定性分析的极限平衡水平条分法

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ＨｏａｎｖｒｉＮａｊｎ１０８ＪａｇｕＣｉ２ＰｏｌｅｏｔｒＣｎｅｖｎｙａｄＨｙｒｐｗｅｈｉｉｅｓｔＵｙ，ｎｉｇ２０９，ｉｎｓｈｎ．ｌｇｆＷａｅｏｓｒａｃｎｄｏｏｒａ；Ｃｅ
第９卷第３期２１０１年６月
南水北调与水利科技
Ｓｕｈｔ— ｒｈＷａｅｉｅｓｎａｄＷａｅｃｎｅ＆Ｔｅｈｏｏｙｏｔ— ＮｏｔｔｒＤｖｒｉｎｔｒＳｉｃｏｏｅｃｎｌｇ
Ｖｏ１９Ｎｏ．．３
Ｊｎ２１ｕ．０１
ｔｉｕｉｎｏｅｓｉｄｎｍｉｉｔｉｕｉｎｃｅｆｃｅｔｔｅａｏｔｎｏｅｔａｌｅｍｅｈｄｔａｃｌｔｏｉｏｔｌｉｅｔｏｃｌｒｂｔｆｓｉｃｙａｃｄｓｒｂｔｏｆｉｉｎ。ｈｄｐｉｆｒｉｌｓｉｔｏｏｃｌｕａｅｈｒｚｎａｎｒｉｆｒｅｗｉｏｍｏｏｖｃｃａ１ｃｕｅｅｒｒ．ｎｔｉｐｐｒｂｓｄｏｈｎｌｓｓｏｈｒｏｃａｉｍ，ｈｉｉｅｕｌｒｕｈｒｚｎａｌｅｍｅｈｄｉａｐｉｄａｓｒｏｓＩｈｓａｅ，ａｅｎｔｅａａｙｉｆｔｅｅｒｒｍｅｈｎｓｔｅｌｔｑｉｂｉｍｏｉｔｌｉｔｏｓｐｌｍｉｏｓｃｅｔｎｌｓｈｅｓｃｓａｉｔｆｔｅｄｍ．ｎａｃｒａｃｔｈａｉｐｉｃｐｅｏｉｔｅｕｌｒｕｍｅｈｄ，ｈｏｍｕａｏｍ — ＯａａｙｅｔｅｓｉｍｉｔｂｌｙｏｈａＩｃｏｄｎｅｗｉｔｅｂｓｃｒｎｉｌｆｍｉｑｉｂｉｍｔｏｔｅｆｒｌｆｌｉｈｌｉｉｉｅｕｌｒｕｍｅｈｄｉｅｉｅｗｈｃａｅｈｏｃｎｍｅｔａａｃ．ｎｓａｃｉｇｔｅｃｉｃｌｕｆｃ，．１ｐｉｉａｔｑｉｂｉｍｔｏｄｒｖｄ，ｉｈｃｎｍｅｔｔｅｆｒｅａｄｍｏｎｌｎｅＩｅｒｈｎｈｒｔａｒａｅ０６８ｏｔｚ — ｉｓｂｉｓｍｔｎｍｅｈｄｏａｉｂｅｅｃａｇｐｌｄ，ｈｓｍｅｈｄｃｎｒａｉｅｓｒｔｉｄｓａｃｕｏａｉａｌ．ｅｒｓｌｓｓｏｔａｍｉｅｉｔｏｆｒｌｘｈｎｅｉａｐｉｔｉｏｖａｓｅｔｏａｅｌｔａｉｅｅｒｈａｔｍｔｌＴｈｅｕｔｈｗｈｔｌｔ — ｚｆｃｙｉｑｉｂｉｍｏｉｏｔｌｓｉｅｍｅｈｄｉｒｅｓｎｂｅａｄｔｅｃｌｕａｉｎｒｓｌａｒｖｄｅｅｅｃｏｅｓｃｓａｉｔｎｌｕｌｒｕｈｒｚｎａｌｔｏｓｍｏｅｒａｏａｌ，ｎｈａｃｌｔｏｅｕｔｃｎｐｏｉｅｒｆｒｎｅｆｒｓｉｉｃｓｍｉｔｂｌｙａａ — ｉｙｉｏａｔ－ｏｋｄｍ．ｓｓｆｅｒｈｒｃａＫｅｒｓｅｒｈｒｃａ，ｕｓｓａｉｌｔｅｕｌｒｕｍｅｈｄｖｒｉａｌｅｍｅｈｄ，ｏｉｏｔｌｓｉｅｍｅｈｄ，ｅｓｉｓａｉｔｙｗｏｄ：ａｔ－ｏｋｄｍｑａｉｔｔｉｑｉｂｉｍｔｏ，ｅｔｌｓｉｔｏｈｒｚｎａｌｔｏｓｉｍｃｔｂｌｙ－ｃｍｉｉｃｃｃｉａａｙｉ，ｒｉａｕｆｃｎｌｓｓｃｉｃｌｒａｅｔｓ

【国家自然科学基金】_非线性强度准则_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140801

岩石力学岩体山区高填方边坡屈服接近度屈曲后屈曲失效概率大变形多项式混沌复合材料圆柱壳复合材料堆石坝坝坡稳定块碎石含水量可靠度单元安全系数动态荷载动力增长因数加筋板加筋挡墙加筋带力学特性力学参数几何参数冻结岩石内摩擦角倾倒体边坡三维力学特性 mohr-coulomb准则 barton-bandis准则
科研热词边坡稳定 hoek-brown准则非线性粒子群算法接触面安全系数子午面多剪强度准则 π 平面黄土非线性随机方程非线性有限元非线性强度特性非线性强度指标非线性强度折减非线性强度隧道随机特征边坡工程试验研究试验节理岩体脱粘线性强度线性变换应力空间粗粒土稳定节点积分稳定性稳定安全系数分布图破裂角破坏准则相关性滑坡渐进破坏混凝土材料深部岩体极限分析最大似然拟合暴雨无网格法摩尔-库仑准则承载能力心理测量函数影响因素强迫选择实验强度折减强度参数强度准则弹性边界条件应变速率应力集中广义非线性强度理论
科研热词非线性破坏准则强度折减法岩体安全系数黑泉水库高堆石坝非线性模糊随机损伤非线性本构关系非线性有限元非线性强度指标非线性准则非线性mohr-coulomb强度准则非均匀性非关联流动准则隧道随机跳跃随机缺陷随机melnikov均方准则铝泡沫重力坝遍布节理边坡稳定性边坡稳定软化路径积分法超固结试验研究船舶、舰船工程统一硬化模型简化毕肖普法碎石材料相关性甲板上浪理论分析球形空腔膨胀理论滑动方向渐近状态泡沫夹层结构水利工程模糊衰减模型概率密度函数校核地震柔性加载极限强度极限分析有限单元法数值分析改进bp神经网络抗震设计扩容扩孔压力强度预测

简要分析深厚覆盖层上高土石坝极限抗震能力

１概述２．３从液化可能性、单元抗震安全性及防渗体安全的角度分析２００８年的汶川地震给人们敲醒了警钟，对于一些强震区的堤坝大坝的极限抗震能力：计算不同等级强震作用下大坝的单元抗震安安全问题需要特别的关注。为了进一步促进西部开发，水电开发成全系数，评判液化可能性、单元动力剪切破坏的可能性及防渗体的分析大坝的极限抗震能力。为我国发展的重要战略方向，而我国的水电资源百分之八十都处于安全性及其与大坝整体安全的关系，西部地区，因此加强西部地区的水利建设是促进我国经济发展的重３长河坝的极限抗震能力研究要因素，这也导致近些年来我国西部地区水利工程的逐渐增多。在３．１计算条件及输入地震动参数为了研究大坝的极限抗震能力，基岩水平峰值加速度为０．３７ｇ）和校核地震（基岩水平这些建造好的大坝之中彳艮多的大坝疏于高层大坝，这些高层大坝的在设计地震（覆盖率非常广泛，同时在我国的金沙江地区还存在一些有名的大坝峰值加速度为０．４４ｇ）下的地震反应分析的基础上，又分别计算了基建筑，这些大坝建筑是我国西部重要的农业和工业来源。岩水平峰值加速度分别为０．５０、０．５５、０．６０ｇ和０．７０ｇ时的大坝地截止目前，我国的土石坝工程是世界上使用范围最广的工程，在震反应情况，并分别从稳定、变形、防渗体安全等方面，对大坝的极限数量和技术规模方面都位于前列，这主要是和我国西部地区有关，由抗震能力进行研究和分析。计算时大坝水位为正常蓄水位。于我国西部地区条件恶劣，属于地震的多发地带，因此抗震成为建筑输入地震加速度时程曲线设计地震时采用设计地震场地波地物最基本的功能，在技术方面自然会有所提升。对于高土石坝来说，震加速度时程曲线，其他工况均采用校核地震场地波地震加速度时按不同强震等级调整输入加速度峰值。同时输入水平向（顺定的抗震标准是其存在的方式，然而随着我国经济的发展，对于抗程曲线，震的要求尚不明确，因此在很多的高层土坝建筑中，没有一定的参考河向和横河向１和竖向地震，竖向地震输入加速度峰值取为水平向的数据，我国在这一方面也提出了很多的方案，做出了众多的研究，初２／３。大坝有限元网格剖分情况。３．２从地震残余变形的角度分析大坝的极限抗震能力在动力反步形成了一系列的方式和方法。计算了不同等级强震作用下大坝的地震残余变在我国的一些水电大坝中，主要是用来发电的堤坝比较多，而在应分析的基础上，堤坝的上游部分，通常有一个电站，在下游部分，同样设计了电站，这形。震陷倾度定义为坝项最大震陷与最大震陷部位距岸坡距离的比种设计主要是为了防止大坝水流的破坏。一般来说，我国大坝的高值，体现坝顶及心墙沿坝轴线震陷的不均匀性。作为代表，给出了输．５５ｇ和为０．７０ｇ时典型剖面竖向变形度较高，水位线也较高，在这种程度上才能形成更大的落差，从而起入水平峰值加速度分别为０到发电的功效。的等值线图。根据我国的地震测评结果，我国的基岩主要用作大坝的设计，而可见，当输入基岩峰值加速度为０．７０ｇ时，大坝产生了很大的地超过五十年的大坝可以通过测试，而百年以上的大坝效率非常低。震残余变形，最大震陷达２５４ｅｍ，为坝高（不含覆盖层）的１．０６％，占坝抗震分析和抗震设计的不确定因素很多，难以确在大坝的整个抗震过程中，需要对坝体的动力进行测评，特别是高地震残余变形下，在地震过程中土体会发生位移，这种位移作用会随着震感的多少而保大坝的整体安全性。结合相关震害资料分析，最大震陷超过坝高发生改变。通常，计算机会对整个的震感进行科学的分析和研究，计的０．７％０．８％时可产生明显震害，并可能导致严重后果。综上分析，算出符合安全性能的坝坡的稳定度，这在文中叫做动力线法。如果从地震残余变形的角度来看，初步认为，大坝的极限抗震能力为５５￣０．６０ｇ。考虑到地震过程中的变化问题，在本文中也有所涉及，主要是动力等０．效的方法。３．３不同等级强震作用下的防渗墙的安全性根据地震反应分析静动力叠加后防渗墙最大压应力出现在竖向，而最大拉应力出动力时程线法算得的安全系数是地震过程中每一时刻（瞬时）的结果，安全系数，反映了地震过程中坝坡抗滑稳定安全系数随时间的动态现在坝轴向，且拉应力范围较大，在此重点分析了坝轴向的拉应力。变化过程。而动力等效值法得到的安全系数是地震作用下坝坡一个不同等级强震作用下，防渗墙坝轴向静动力叠加后拉应力最大值见。总的安全系数，是整体平均等效的概念，不反映地震过程中安全度的表４

土石坝抗震研究的国内外研究现状及现实意义

土石坝抗震研究的国内外研究现状及现实意义摘要：随着生产和经济的不断发展、人口的不断增长，水和电的需要量都在逐年增加；而科学技术和设计理论的提高，又为水利工程特别是特大型水利水电工程的发展提供了有利条件，一大批的高坝大库型水利水电工程正在或已经兴建。

土石坝是当今世界水利水电工程建设中最常见的一种坝型，也是世界水利水电工程界发展最快的一种坝型。

对地震区的土石坝进行抗震设计并对其安全性做出评价具有十分重要的意义。

关键词：水利水电；土石坝；抗震1土石坝的发展随着生产和经济的不断发展、人口的不断增长，水和电的需要量都在逐年增加；而科学技术和设计理论的提高，又为水利工程特别是特大型水利水电工程的发展提供了有利条件，一大批的高坝大库型水利水电工程正在或已经兴建。

从国外看，近几年来大水库、大水电站和高坝在逐年增加，出现了一批库容在1000亿m3以上的大水库，其中，最大的是乌干达的欧文瀑布，总库容为2048亿m3；100m以上的高坝，1950年以前仅42座，现今已建和在建的有400多座。

如此多的高坝大库，一旦失事，后果不堪设想。

土石坝是当今世界水利水电工程建设中最常见的一种坝型，也是世界水利水电工程界发展最快的一种坝型。

全世界超过15m的土石坝有3万多座，而在我国，各种坝高的拦河坝有86000多座，其中土石坝占95%以上[1][2]。

到目前为止，我国已建库容在10万m3以上的水库达85000多座，高度在15m及以上的大坝有18600多座，其中土石坝占90%以上。

土石坝主要包括均质土坝、心墙坝和混凝土面板堆石坝等[3]。

早在19世纪末，国外的水力冲填坝就己经开始起步和发展，到1900年，国内外土坝总数还不超过116座，最高坝高仅61m.随着固结理论[4]5][6]、击实原理[7]、有效应力原理[8]等的形成，以及碾压机械、原位观测、施工工艺、水文学先后得到应用，世界各地的土石坝建设得到了迅速发展。

20世纪50年代以来，随着大型碾压设备如振动碾的出现以及电子计算机在水利水电工程设计中的应用，各种粒径的土、沙、砂砾石、石渣都能方便的碾压密实，土石坝的高度越来越高，数量也迅速增加[9]，据统计，至80年代末期，世界上已建和在建的百米以上的高坝中，土石坝的比例已达到75%以上。

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科研热词抗震设计抗震性能地震响应非线性振动重力坝结构动力学磁悬浮技术汶川地震水工结构振动控制抗震稳定性心墙堆石坝地震可靠度高拱坝高层结构高土石坝风机风力发电非线性损伤非线性静力性能震害分析震害隧洞钢筋混凝土剪力墙钢筋混凝土钢屋盖钉结护面板连续刚构桥连续倒塌边坡工程辐射阻尼轴压比限值软弱结构面行波效应节点设计综合试验法纤维模型紫坪铺混凝土面板堆石坝等效结点力-逐步软化有限元模型等效柱模型等效一致黏弹性空间变异性稳定性分析稳定性离心模型试验滑裂面滑移温度分析混凝土极限压应变深厚覆盖层
2008年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50
科研热词推荐指数边坡稳定性 2 有限元 2 高土石坝有限元法加速度分布稳定性分析 1 高土石坝 1 非线性稳定分析 1 震后 1 采矿工程 1 边坡工程 1 节点刚度 1 能力谱方法 1 粘土心墙土石坝 1 稳定性分析 1 稳定性 1 破坏机理 1 温度作用 1 混沌动力学 1 永久变形 1 永久位移 1 水工结构 1 毕肖普法 1 正交设计 1 榫卯连接 1 构造形式 1 木柱、梁-土坯组合墙体 1 时间函数 1 时程分析 1 收敛性 1 振型参与质量 1 抗震能力 1 抗震稳定分析 1 抗震加固方案 1 影响因素 1 强弱强(3s)力学模型 1 应用分析 1 巷道围岩控制 1 安全系数 1 地震波 1 地震反应分析 1 地震分布系数 1 土石坝 1 周期振荡 1 古建筑木构架 1 双层球面网壳 1 动力固结 1 分岔图 1 冲击矿压 1 传统民居 1 主成分分析 1 三维有限元方法 1 lyapunov指数 1

面板堆石坝最大加速度放大倍数经验公式

ｍｅｈｄ；ｅｓｉｍｐｉｃｔｎｆｃｏｍａｉｕａｃｌｒｔｏｔｏｓｉｍｃａｌｆａｉａｔｒ；ｘｍｍｃｅｅａｉｎｉｏ
０引言
近年来在高烈度区修建了大量２０ｍ级的高０面板堆石坝。０８年四川汶川大地震就给紫坪铺２０
摘
要：面板堆石坝进行三维动力反应计算分析，用等价线性化模型以不同坝体对采
高度、同河谷形状为对象，究了输入不同地震波坝体的反应．不研结果表明，坝高相在
同、础输入加速度不变情况下，河谷宽度增加，基随坝顶坝轴线最大加速度位置由中间向两岸对称移动；对狭窄河谷，大加速度在坝轴线中间坝顶部位，宽阔河谷，最对最
大加速度在靠近两岸的部位．面板堆石坝地震反应加速度分布规律进行了统计分对析，出了计算坝体最大加速度放大倍数的经验公式，实际工程中进行基于拟静力给为
法的面板堆石坝抗震稳定分析提供了参考依据．
关键词：面板堆石坝；维动力反应分析；三等价线性化方法；震放大系数；大加速地最
收稿日期：００—１２２１２— ０
基金项目：国家自然科学基金资助项目（０１０４；国博士后科学基金资助项目（００４１４９８５２）中２１０７４４）作者简介：晖（９４一）男，南衡阳人，周１６，湖南华大学城市建设学院讲师，士．博主要研究方向：构工程、土工程、结岩

大岗山面板堆石坝加速度放大系数对材料动参数和输入地震动的敏感性分析

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ｌ其中大连理工大学算出的顺河向最大Ｏ为，ｔｌ０８（．规范谱）．（２和０８场地谱）坝轴向为０７（４，．规范７谱）Ｏ７（和．场地谱）南京水科院计算出的口坝顶３。处轴向、顺河向、向分别为０４１０８４０４９可竖．、．、．。５６４
和０３２，．ｇ设计烈Байду номын сангаас超过９７度。
岗山面板堆石坝设计烈度相当于９３度，．２坝顶的动态分布系数ａ由插值法算出为１８。．质量为／的散５＇／ｇ＇
粒在坝顶所受水平惯性力为０５７ｇ×１８ ×ｍ＝．５５．５１０ｇ×／。．３＇可见，／＇ｇ坝顶或坝坡散粒在受很大的惯性力下很可能滚滑。
输入地震动为双向不同波形，向地震动最大竖
２计算加速度放大系数的目的
《水工建筑物抗震设计规范》规定，土石坝动力法
用有限元法进行动力计算，可以较精确地得到抗震稳定计算需求解出坝体和地基加速度反应或者是加速度放大系数ａ，即坝体某点的最大加速度反应加速度放大系数在坝坡上的分布。值与输入地震动的峰值之比。加速度值是一个过程值，可根据它计算出动应力、动应变等，计算ａ是否有３计算成果
二是定性评价堆石等散粒体沿表层滑动或滚动的可能性。堆石的粒径可达ｌ而这约ｌｍ，ｍ厚的表
层不适宜作抗滑计算，因为抗滑稳定计算中土体是作为一个整体滑动而不是其中一两颗大的散粒的滚动或滑动。散粒周边临空，地震惯性力在散粒所受
散粒处的ａ越大，其所受的地震惯板只设垂直缝，间距１ｍ。垫层区、６过渡区的水平宽的力中占主导，性越大，滚动或滑动的可能性越大。度分别为５６ｍ、ｍ。设计烈度为７８９、、度时，水平向设计地震加速坝址处于高地震烈度区，设计采用的顺河向、竖．ｇ０２、．ｇ知，由插值法得大向地震加速度时程的峰值加速度分别为０５７５度代表值ａ取０１、．ｇ０４．ｇ５

高土石坝地震动最不利输入方向研究

２２动力计算组合来近似描述［３１。目前主要有两种模型：粘弹性模型和弹塑性模型。
本文采用等价线性粘弹性模型：
大坝的地震响应分析是从求解动力平衡方程
出发：
・
１・
规划设计
嗍｛）【】（）＋】ｕｔ）Ｆ（＋Ｃ｛ｔ）｛（）＝｛）
地震波入射角度的变化，最大加速度值变化幅度
较大；坝高为３０ｍ时随着地震波入射角度的变０化，大加速度值变化幅度较小。图２图３可以最从、看出坝高为１０２０ｍ，在ｔｔ震波入射条件０，０ａ地ｆ
解动力平衡方程（）取为１４３，．。
３计算工况
对土石坝进行三维非线性动力反应分析，根
图１三维直角坐标系
据地震波沿不同方向入射，型中各个节点，，模ｙｚ等３个方向加速度最大值变化情况，合成加速度最大值变化情况，确定出地震动的最不利入射角
【要】中对土石坝进行三维非线性动力反应分析．用等价线性粘弹性模型，地震波的摘文采就
形式、地震波入射角度、高等因素对动力反应的响应进行了研究。根据不同形式地震波以不坝同角度入射到坝体。体震动最大加速度的强弱变化情况，断出土石坝地震动的最不利入射坝判
２土石坝的地震反应分析
２１地震动输入方法．工程上有两种输入方法：第一种不考虑地基和

主要工程技术问题及对策

主要工程技术问题及对策1、泄洪洞泄流能力不满足要求设计洪水标准为1000年一遇，流量2080 m3/s；校核洪水标准为10000年一遇，流量2580 m3/s。

泄洪任务主要由位于左岸的溢洪道和泄洪洞承担。

溢洪道偃顶高程3084.0m，1孔，孔口尺寸13×16m（宽×高），采用弧形工作闸门。

泄洪洞进口高程3020m，洞径6m，出口尺寸5×5.6m（宽×高），采用弧形工作闸门。

根据规划设计，坝前校核洪水位3100.10m时，溢洪道和泄洪洞的泄量分别为1635m3/s和948 m3/s。

但根据复核计算，在水库校核洪水位时，溢洪道和泄洪洞的泄量为1687m3/s和622m3/s。

泄洪洞的泄流能力比原设计低326m3/s，总泄流仅为2309m3/s，无法满足泄洪需求。

对此问题，我们在下一步设计中将采取有效措施，争取在维持水库水位不超过3100m的前提下满足泄流能力。

2、泄洪洞出口压坡体型设计不合理规划设计泄洪洞洞径6m，面积28.27m2；出口尺寸5×5.6m（宽×高），面积28m2。

根据《水工隧洞设计规范》（SL279-2002）中3.2.8：“若隧洞沿程体型无急剧变化，出口段断面面积宜收缩为洞身断面的85%~90%”。

泄洪洞出口断面体型明显设计不合理。

对此问题，我们将在下一阶段优化泄洪洞出口断面体型，使其满足水力学条件。

3、粘土心墙堆石坝建筑材料料场运距偏远问题上寨水电站挡水建筑物选用当地材料坝——粘土心墙堆石坝，根据规划报告提供的资料及现场查勘，坝址附近的土料场仅为上寨土料场，但其储量偏小，远不能满足大坝粘土填筑要求。

其余土料场运距偏远。

土料上坝平均运距约35Km。

各料场土料的质量相近，塑性指数、粘粒含量、渗透系数均能满足要求，但普遍存在强度偏低的问题，部分土料场天然含水率偏低。

下阶段建议在坝址附近再进行建筑材料勘察，从工程性质、填筑标准、渗透与渗透稳定性、施工质量控制等方面研究坝址附近两岸山体全风化覆盖层作为心墙填筑材料的可能性。

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/P a ) ,
3
n
E t = KP a
Pa
1-
R f ( 1 - sin ) ( 2C cos + 2
m
n 3 si
)
2
.
求得大坝各相对高度处振型数
i
、振型参与系
[3 , 4]
体积模量为 B = K b P a ( 3 /P a ). 式中: K、 K ur、 K b、 m 和 n 为试验常数. 筑坝材料的模量衰减曲线 (实线 ) 和阻尼增长曲线 ( 点划线 )如图 3所示 . 在动力计算过程中, 共选取了四种地震波输入, 如图 4所示.
n 3 3 n /P a , E ur = K ur P a ( 3 1
)
表 2 大坝几何参数
坝高 H /m 40 100 150 250 坝顶宽 a /m 8 12 16 20 坝底宽 b /m 156 382 571 945 1 1 1 1 上游坡度 c 1 9 1 9 1 9 1 9
i
下游坡度 d 1 1 8 1 1 8 1 1 8 1 1 8
弱震时大、强震时小的基本特征. 为此 , 1997 年颁布的 DL 5073- 1997 水工建筑物抗震设计规范 (简称 97 规范 )对此进行了修改. 97 规范规定, 坝顶地震加速度动态分布系数 a m 在设计烈度为 7 、 8 、 9 度时 , 分别取 3 0 、 2 5 、 2 0 . 但是 , 97 规范关于地震动态分布系数的规定只适合于高 150 m 以下的大坝. 目前土石坝工程实践中坝高已远高于 150 m . 例如我国拟建的糯扎渡高心墙堆石坝坝高达 262 m, 前苏联的罗贡坝高达 325 m. Seed 曾经采用解析方法分析了不同高度的均匀三角形坝体地震加速度分布系数
第 40卷
第 8期
2 0 0 8年 8 月
哈尔滨工业大学学报 JOURNAL OF HARBIN INST ITUTE OF TECHNOLOGY
V o l 40 N o 8 A ug. 2008
高土石坝地震加速度分布研究
张锐, 迟世春, 林皋
( 大连理工大学抗震研究所 , 辽宁大连 116024, E-ma i: l rzhang0411@ 163. co m)
摘
要 : 现行 DL5073- 2000 水工建筑物抗震设计规范对土石坝地震动态分布系数的规定仅适合于 150 m
以下的土石坝 , 而目前土石坝的设计高度已远远大于 150 m. 为提出 150 m 以上土石坝地震动态分布系数建议图 , 分别采用反应谱法和有限元法 , 研究高土石坝地震加速度分布特征 , 提出了 250 m 级高土石坝地震动态分布系数建议图 , 对现行的水工建筑物抗震设计规范进行了补充 . 关键词 : 高土石坝 ; 反应谱法 ; 有限元法 ; 地震动态分布系数建议图中图分类号 : TV641 1 文献标识码 : A 文章编号 : 0367- 6234( 2008) 08- 1289- 03
以及加速度反应谱系数
i
后, 根据下式, 可 .计
求得坝体各相对高度处最大地震加速度算结果见图 2 .
n
va, m ax =
2 i i
n
1i= 1Biblioteka +i= 1
(
i
i
i
) vg, m ax .
2
由计算可见 : 对 150 m 以上高土石坝 , 其较大的地震加速度出现在坝顶至 0 2 倍相对坝高处. 即地震加速度在坝体内总体反应不大 , 但在接近坝顶时突然变大 , 表现出明显的局部放大现象 .
图3
( Gm ax /G ) - ,
-
关系图
第 8期
张
锐 , 等 : 高土石坝地震加速度分布研究
1291
2 2 实例计算所选的坝型为黏土心墙堆石坝, 坝体的几何参数同表 1 . 黏土心墙的顶宽与大坝顶宽相等, 上游和下游的坡度取为 1 0 15 . 有限元网格的高度取为 H /10
[ 8, 9]
Analysis of seis m ic acceleration distribution of high earth and rockfill da ms
ZHANG Ru,i CH I Shi chun , LI N Gao
( Institute of E arthquake Eng ineering , D alian U n iversity o f T echno logy , D alian 116024, Ch ina , E-m a i: l rzhang0411@ 163. com )
1 反应谱法
假设坝体剪切模量 G = G 0 ( z / H ) , G 0 为坝底的剪切模量 . 大坝构形见图 1 . 地震卓越周期 Tg = 0 2 s , 地震设计烈度为 8 度, 即基岩运动加速度 vg ( t) 取为 0 2 g . 坝底剪切波速取值见表 1 , 坝体几何参数见表 2 .
[ 2, 3] [ 1]
, 得到的结论是: 坝
高一定时, 随着坝体剪切波速的增加 , 大坝各个相对高度处地震加速度数有所增大 ; 剪切波速一定
1290
哈
尔
滨
工
业
大
学
学
报
第 40 卷
时 , 随着坝高的增加, 大坝各个相对高度处地震加速度有所减小, 同时加速度的分布也有了变化 . 本文根据文献 [ 2] 的研究思路, 对坝高为 40 、100 、 150和 250 m 土石坝地震加速度分布进行了研究.
ur
图 5 网格剖分图
n 0 241 0 311 R K m 0 101 0 257 C 0 0 01 54 37 39 46 K
f
b
0
2236 5 582
0 719 0 755
683 206
0 5 0 5
图 7 地震动态分布系数建议图
参考文献:
[ 1] 赵剑明 . 高土石坝地震反应的三维非线性有效应力分析 [ D ]. 北京 : 中国水利水电科学研究院 , 1999 . [ 2] SEED H B, A SCE M, M ART I N G R. The se ism ic coef fic ient in ea rth dam design [ J]. Journal of the So ilM e chan ics and F oundations D iv ision, ( SM 3): 25- 58. [ 3] 顾淦臣.. 土石坝地震工程 [M ]. 南京: 河海大学出版社, 1989 . [ 4] 中华人民共和国电力行业标准 DL 5073- 2000水工建筑物图 6 大坝加速度分布抗震设计规范 [ S]. 北京: 中国水利水电出版社, 2000 . [ 5] 龚晓南.. 土塑性力学 [M ]. 杭州: 浙江大学出版社 , 2001 . [ 6] UGA I K. A m ethod of ca lculation of to tal fac to r o f safe ty o f slope by elasto- plastic FEM [ J]. So ils and Founda tions , 1989, 29( 2): 190- 195. [ 7] SARM A S K. Stability ana lysis o f embankm en ts and slopes[ J]. Journal of geotechn ica l eng inee ring div ision, 1979, 105( 12): 1511- 1524 . [ 8 ] M ELO C, S HARM A S. Se ism ic coe fficients fo r pseudostatic slope ana lysis[ C] / /13 th W or ld Conference on E arthquake Eng ineer ing , V ancouve r , B C, C anada , A ugust 1- 6, 2004, Pape r NO. 369. [ 9] GA ZETA S G, DEBCHAUDHURY A, GA SPAR IN I D A . R and v ibration ana lysis for the seism ic response o f earth da ms[ J]. Geotechn ique , 1981, 31( 2): 261- 277 . M ay , 1966 , 2
收稿日期 : 2005- 10- 24. 基金项目 : 国家自然科学基金重点资助项目 ( 60639060) . 作者简介 : 张林锐 ( 1979 皋 ( 1929 ) , 男 , 博士研究生 ; ) , 男 , 教授 , 博士生导师 ; ) , 男 , 博士生导师 , 中国科学院院士 . 迟世春 ( 1964
图 2 大坝加速度分布
1 /2
2 有限元法
2 1 本构模型采用邓肯-张 E-B 非线性弹性模型, 增量型应力 - 应变关系可以表示成
x y [ 5~ 7 ]
: 0 0 E
x y xy
图 1 大坝构形图表 1 坝底剪切波速
坝高 H /m 波速 V so /(m s
- 1
xy
3B + E 3B = 3B - E 9B - E 0
, 大坝网格剖分见图 5 . 堆石和黏土为材料的重度,
- 3
心墙的计算参数见表 3 . 表中,
K 0为土压力系数, 单位均为 k N m ; 黏聚力 C 的单位为 M pa . 坝体地震加速度分布见图 6 .
图 4 地震动输入表 3 材料计算参数
材料堆石黏土 19 95 21 56 K 1491 388 K

吉林省市(县)抗震设防烈度、设计基本地震加速度一览表

页数:13
抗震设防烈度加速度和设计地震分组

页数:26
附录A我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组(2016修订版)

页数:25
设计地震分组

页数:9
设计基本加速度和水平地震影响系数的关系

页数:8
(整理)吉林省市县抗震设防烈度、设计基本地震加速度一览表.

页数:12
设计基本地震加速度结构设计

页数:91
附录A 我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组(2016修订版)

页数:25
设计基本加速度和水平地震影响系数的关系

页数:7
关于地震峰值加速度单位

页数:3