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第15卷第2期1998年5月工 程 力 学EN GIN EERI NG M ECHAN ICSVol.15N o.2M ay. 1998水闸闸室抗滑稳定可靠度校核方法探讨许 萍 夏友明(扬州大学水利学院,扬州 225009) (扬州大学建工学院,扬州 225009)提 要 本文对五个已建水闸闸室抗滑稳定进行了可靠度校核,并把所得结果与安全系数法的结果相比较,表明现行设计规范不够合理,值得作进一步探讨。
关键词 安全系数,可靠指标一、前 言自六十年代以来,结构可靠性理论及其在各个领域中的应用得到了很大的发展。
特别是随着 建筑结构设计统一标准 (GBJ68 84)、 水利水电工程结构可靠度设计统一标准 (GB50199 94)和 港口工程结构可靠度设计统一标准 等新规范的颁布,标志着我国的工程结构设计全面地自定值设计法步入概率设计法。
这是可靠度理论在工程结构设计方面的重要应用。
致于水工结构的可靠度问题,目前国内外的研究尚局限于对重力坝的研究,而对水闸可靠性的研究尚较少,因此,本文仅对水闸闸室抗滑稳定可靠度分析方法作一些探讨。
二、闸室抗滑稳定不定性因素分析一般说来,影响闸室抗滑稳定的主要因素[1]有:闸室结构的自重,上、下游水重,水平水压力,扬压力,浪压力,泥沙压力和地震影响等,考虑到统计资料的缺乏,且本文只作可靠性分析方法具体应用的探讨,因此,在下面的校核中,只取自重、上游水位、下游水位及闸底板与地基土之间的摩擦系数作为随机变量(见图1)。
实际应用时应加上所有的主要影响,其本文收稿日期:1996年10月研究方法是相同的。
1.钢筋混凝土的容重闸室结构都是钢筋混凝土结构,闸室结构的自重与各构件的体积和容重有关,而各构件的具体体积和容重与施工队伍、施工质量有关。
所以,各构件的自重不是一个常量,而是一个随机变量。
据文献[2],不计体积的随机性,仅以容重代表自重的随机性时,均值为2.447t/m 3,其变异系数为0.025,服从正态分布。
探讨做好水闸施工中软基处理的有效措施朱银军摘要：在水闸施工过程中，需要不断加强地基问题的研究，将监管工作落实到位，才能从根本提升水闸施工的工程质量。
如果水闸施工的地基属于软基，将会在无形中增加施工的困难性。
为了有效减少软基对于水闸施工产生的影响，应该对软基产生的原因进行科学、全面地分析，深刻认识到其危害性，并针对性的采取切实有效的措施进行处理。
关键词：水闸施工；软基处理；施工难度；施工质量水闸在抵抗洪水侵蚀时具有至关重要的作用，常用于河道、水库等地方，我国水闸工程具有多年的建设基础，已经在全国建立上万座，对推动我国经济发展产生积极影响，在一定程度上增加了整体的经济收入。
在科学技术的应用下，正在朝着科学化、自动化方向发展。
软基具有使土质变软、降低抗压能力的特点，在水闸施工中如果地基不够稳定，将会引发安全事故，为了减少软基情况的发生，应该对软基的形成进行深入分析，并采取针对性的措施进行处理。
一、软基产生的原因和危害（一）软土地基的弱势软基的土质一般不会很坚实，并且含有大量的水分，不能对其进行压缩，而且承重能力也会不断降低，抗冲击能力较差，甚至有些细砂会出现融化的问题[1]。
为此，水闸在具体的施工过程中，在承受自身重量的同时，还需要承受外界带来的重量，会使地基难以承受如此重的力量，出现坍塌或者沉降的现象，使水闸出现不同程度的倾斜，失去抵抗洪水侵蚀的作用，水闸底部因为重量的压迫严重甚至会出现断裂的现象，从而依法水闸安全事故[2]。
对于软土地基的弱势，相关工作人员必须对其加强关注和重视，使软土地基的劣势影响可以降到最低，从根本提高软土地基的稳定性，为水闸施工提供稳定的施工基础。
（二）水闸泄流过程中产生的冲击水闸需要泄流，在进行泄流的过程中，虽然水流的流经速度比较缓慢，但是由于惯性的作用，还是会具有一定的冲击力，由于软基本身抗冲刷能力比较低下，泄流的水流就会对水闸的下游产生冲刷力量，另外水闸底部也存在一定的冲击力。
1、稳定分析内容土石坝从施工、建成、蓄水到泄水的各个时期，受到不同的荷载，土体也具有不同的抗剪强度，应分别核算其稳定性。
稳定分析中应核算土石坝稳定的工况为施工期(包括竣工时)、稳定渗流期、水库水位降落期和正常运用遇地震。
四种工况应核算的稳定分析内容为：(1) 施工期的上下游坝坡。
(2) 稳定渗流期的上下游坝坡。
(3) 水库水位降落期的上游坝坡。
(4) 正常运用遇地震的上下游坝坡。
2、稳定分析方法现行的边坡稳定分析方法很多，基本上都属于刚体极限平衡法。
首先选定一种（或几种）破坏面的型式（如圆弧、直线、折线或复合滑动面），再在其中选取若干个可能的破坏面，分别计算出它们的安全系数，其中安全系数最小的滑动面即为最危险滑动面，相应的安全系数即为所求的安全系数。
土石坝设计中目前最广泛应用的圆弧滑动静力计算方法有不计及条块间作用力的瑞典圆弧法和简化的毕肖普法。
采用计及条块间作用力的计算方法时，坝坡的抗滑稳定安全系数应不小于表1所规定的数值。
采用不计及条块间作用力的瑞典圆弧法计算坝坡抗滑稳定安全系数时，对1级坝正常运用条件最小安全系数应不小于1.30，其他情况应比表1规定的数值减小8%。
首先采用B.B方捷耶夫法与费兰钮斯法确定可能的最危险圆弧位置。
然后利用以下式进行计算抗滑稳定安全系数。
(1)不计条块间作用力的瑞典圆弧法在渗流稳定期，用总应力法计算公式如下（参照图1）。
图1用总应力法计算稳定安全系数1—坝坡面；2—浸润线；3—下游水面；4—地基面；5—滑裂面∑∑∑+=iiii i iiw lc tg w K βϕβsin cos （1）ωi =γ1h 1+γ3 (h 2+h 3)+γ4h 4(2)式中 h 1~h 4 ——土条各分段的中线高度γ1 、γ 3 、γ4——分别为坝体土的湿重度、浮重度和坝基土的浮重度。
当采用有效应力时，式中的i i w βcos 应改为i i i i i l u w ϕβ,cos -、i c 应改用有效抗剪强度指标i ϕ'、'i c ，u i 为孔隙水压力。
大型水闸三维有限元抗滑稳定分析[摘要] 本文对新疆叶尔羌河中游渠首工程泄洪闸闸室结构和地基采用大型有限元软件ANSYS进行三维有限元抗滑稳定静、动力分析，静力分析采用弹性材料进行模拟，动力分析采用模态分析并结合反应谱法进行计算。
计算结果表明各工况下闸室结构抗滑稳定满足要求，可以直接为工程设计服务。
[关键词] 大型水闸三维有限元抗滑稳定分析1.工程概况新疆叶尔羌河中游渠首工程属大（2）型、Ⅱ等工程。
渠首由泄洪闸、进水闸、溢流堰兼西岸输水涵洞和上、下游导流堤、分流墙组成，枢纽总布置型式采用一字型闸堰结合型式。
泄洪闸为主体建筑物之一，为2级建筑物。
枢纽区距伽师强震区较近，地震设计烈度为7度，正常水位1192.25米，校核洪水位1193.99米。
闸基主要持力层为粉细砂层（Q4-1al+pl），泄洪闸闸室结构为普通钢筋混凝土结构，闸底板采用折线形，结构受力复杂，对闸室结构抗滑稳定不利[1]。
2.计算工况、荷载及其组合2.1 计算工况计算时主要考虑下面四种工况：工况1：完建工况工况2：正常运行工况工况3：校核洪水位工况工况4：地震工况2.2 计算荷载及其组合荷载计算主要包括闸室及上部结构自重、静水压力、水重、闸底板所受扬压力、浪压力及地震荷载。
荷载施加的具体情况如下：（1）在闸墩上游侧按工况施加静水压力、浪压力和泥沙压力。
（2）在闸墩下游侧按工况施加静水压力。
（3）按不同工况考虑闸室底板承受的水重和扬压力（采用改进阻力系数法计算水闸底板渗透压力）。
（4）将闸门所受荷载直接加在闸门槽上。
（5）按设计情况考虑闸门自重。
（6）土体自重均按饱和容重计算。
（7）闸室结构自重按钢筋混凝土容重计算。
计算时完建工况和正常运行工况为基本组合，校核洪水位工况和地震情况为特殊组合。
需计算的荷载见表1[2]。
3.计算方法3.1 基于三维有限元的静动力计算利用ANSYS有限元软件进行闸室结构和地基稳定的三维静动力稳定性分析，计算中将材料按弹性介质进行处理。
水库大坝工程的抗滑稳定性分析水库大坝工程是现代水利工程中的重要组成部分，具有防洪、灌溉、发电等多重功能。
然而，由于大坝在长期使用中面临着各种不可预测的地质灾害，如滑坡、坍塌等，因此对水库大坝的抗滑稳定性进行详细的分析显得尤为重要。
一、水库大坝工程的背景水库大坝工程通常位于山区或丘陵地带，所以往往在建设过程中会面临不同程度的岩土工程问题。
其中，滑坡是水库大坝工程中最常见的地质灾害之一。
滑坡是由于地形的变动而引起的土体快速下滑的现象。
一旦滑坡发生，将给水库大坝带来巨大的威胁，严重时可能导致大坝倒塌，造成灾难性后果。
二、水库大坝工程抗滑稳定性分析方法为了确保水库大坝的抗滑稳定性，研究人员通常采用多种分析方法进行综合评价。
1. 地质勘探与地质力学参数测定在设计水库大坝前，必须进行详细的地质调查和勘探工作。
通过对地质构造、岩性分布、断裂带等进行综合分析，可以确定出地质特征和地质力学参数，为后续的稳定性分析提供数据基础。
2. 数值模拟与有限元分析数值模拟是一种常用的工程分析方法，通过建立合适的数学模型，模拟水库大坝所承受的不同载荷情况，如水压力、地震力等，对大坝的稳定性进行分析。
有限元分析则是数值模拟中的一种常用方法，通过将大坝划分为许多小单元，在每个小单元上建立力学方程并求解，以获得大坝在各种外载荷下的应力和变形状态。
3. 稳定性指标与安全系数计算稳定性指标是评价水库大坝抗滑稳定性的重要指标之一。
常见的稳定性指标包括可动力安全系数、全局稳定安全系数等。
根据已有的研究成果和实际灾害案例，结合大坝的具体情况，可以计算出各种稳定性指标，并通过与设计标准值进行对比，评估大坝的抗滑稳定性。
三、水库大坝工程抗滑稳定性分析的影响因素水库大坝的抗滑稳定性不仅与地质条件、地裂缝、地下水位等因素相关，还与工程本身的设计与施工密不可分。
1. 大坝基础处理与加固大坝的基础处理与加固是确保大坝稳定性的重要举措。
适当的基础处理可以提高大坝基岩与土壤的承载力和稳定性。
