维普资讯 http://www.cqvip.com 第４卷第２期 水利与建筑工程学报 Ｖｏ【．４ Ｎｏ．２ ２ ０ ０ ６年６月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｊｕｎ．，２００６ 某水电站碾压混凝土坝三维非线性有限元分析 余卫平，耿克勤，汪小刚，杨 健 （中国水利水电科学研究院，北京１０００４４） 摘要：针对厂坝联合、横缝灌浆和高地震烈度等特殊工程背景，采用三维非线性有限元方法，对某水 电站碾压混凝土坝进行了应力变形分析和抗滑稳定分析。并采用超载法得出了大坝整体抗滑稳定安全 系数。分析计算结果认为，各个工况下的应力变形的大小和分布规律基本合理，其抗滑稳定性总体上 是有保证的。厂坝联合和横缝灌浆可以显著提高坝体整体的抗变形能力以及抗滑稳定性，提高坝体的 整体抗震性能。 关键词：水利水电工程；碾压混凝土坝；厂坝联合；抗滑稳定；高地震烈度；三维有限元 中围分类号：ＴＶ６４２．１ ＴＢ１１５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—１１４４（２００６）０２－－０００６－－０５ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ａ Ｗａｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ’Ｓ Ｒｏｌｌｅｒ Ｃｏｍｐａｃｔｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｄａｍ ｂｙ Ｔｈｒｅｅ．ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ ＹＵ Ｗｅｉ—ｐｉｎｇ，ＧＥＮＧ Ｋｅ—ｑｉｎ，ＷＡＮＧ Ｘｉａｏ—ｇａｎｇ，ＹＡＮＧ Ｊｉａｎ （Ｃｈｉｎａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈ，ＢｅＯｉｎｇ １０００４４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｄａｍ’ｓ ｇｌｏｂａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｏｆ ｈｉｇｈ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ｇｅｏｌｏｇｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｄａｍ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ ａｒｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｔｏｇｅｔｈｅｒ．Ｔｈｅ ｒｏｌｌｅｒ ｃｏｒｎ— ｐａｃｔｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ（ＲＣＣ）ｄａｍ’Ｓ ｓｔｒｅｓｓ，ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｇａｉｎｓｔ ｓｌｉｄｉｎｇ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａＩ ｅｌａｓｔｏｐｌａｓｔｉｃ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｇｌｏｂａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｓ ｇｏｔ ｂｙ ｏｖｅｒｌｏａｄ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｆｉ— ｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｖａｌｕｅ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｏｆ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｎ ｄａｍ ｉｓ ｒａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｄａｍ’Ｓ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｇａｉｎｓｔ ｓｌｉｄｉｎｇ ｉｓ ｓｏｕｎｄ ｉｎ ｔｈｅ ｍａｓｓ．Ａｄｄｅｄ ｔｏ ｔｈｅｓｅ，ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ａｌｓｏ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｊｏｉｎｔ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ ａｎｄ ｄａｍ ｈａｖｅ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｒｅｓｉｓｔｉｎｇ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｇａｉｎｓｔ ｓｌｉｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｄａｍ ａｎｄ ｉｔｓ ｓｅｉｓｍｉｃ ｒｅｓｔｒａｉｎｔ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｒｏｌｌｅｒ ｃｏｍｐａｃｔｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｄａｍ；ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｐｏｗ・ ｅｒ ｐｌａｎｔ ａｎｄ ｄａｍ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｇａｉｎｓｔ ｓｌｉｄｉｎｇ；ｈｉｇｈ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ；ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅ－ ｍｅｎｔ １工程概况和基本地质条件 力坝，坝顶长６４０ ｍ，坝的最低建基面高程１ ２６４ ｍ， 坝顶高程１ ４２２ ｍ，最大坝高１５８ ｍ。坝下游坡面坡 某水电站位于云南省丽江地区境内的金沙江中 度为１：０．７５。大坝分为厂房坝段、溢流坝段以及 游河段上，是金沙江中游河段规划的第五级电站。 非溢流坝段。 工程的开发任务以发电为主，电站建成后兼可发展 坝区出露地层为二叠系上统玄武岩组上段 旅游、库内航运、水产养殖和保持水土等综合利用。 （Ｐ２ｔ３３），岩性有致密玄武岩、杏仁状玄武岩、火山角 电站枢纽布置为坝后厂房方案，其枢纽由挡水、 砾熔岩夹ｔｌ 、ｔ１ｂ、ｔｌｅ ｔ２、ｔ３五层凝灰岩夹层。河床部 泄洪、排沙、坝后厂房等建筑物组成。碾压混凝土重 位岩体中裂面绿泥石化较普遍，该类岩体隐微节理 收稿日期：２００６．０１．１６ 修稿日期：２００６．０１．１９ 基金项目：国家自然科学基金雅砻江水电开发联合研究基金重点资助项目（５０５３９１００） 作者简介－；ｋ卫平（１９７６一），男（汉族），江西进贤人，工程师，博士研究生。主要从事岩土工程数值分析方面的研究工作。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期 余卫平，等：某水电站碾压混凝土坝三维非线性有限元分析 ７ 发育、岩石块度小、抗剪强度低、抗变形能力弱，对坝 体混凝土采用线弹性进行计算，采用８节点实体单 元模拟。 基抗滑及变形稳定极为不利。裂面绿泥石化岩体在 河床及近河岸边部位埋深最浅，一般河床冲积层以 （２）岩体。采用用８节点实体单元模拟，其塑 性屈服准则采用Ｚｉｅｎｋｉｅｗｉｃｚ—Ｐａｎｄｅ准则 ，见式 （１） 下即为裂面绿泥石化岩体，向两岸埋深逐渐增大，由 于裂面绿泥石化岩体厚度较大，全部挖除困难。因 此，河床坝段坝基将置于裂面绿泥石化岩体之上。 根据坝基岩体质量分类标准，碎裂裂面绿泥石化岩 体属Ⅳａ类岩体，块裂裂面绿泥石化岩体属ＩＩ１ ｂ类岩 Ｆ＝ （ ＋ ）＋√ ５。 ＋ｙ一 ＝０（‘｜ １） 式（１）中各变量的说明请参阅文献［３］、［４］。 体。这类岩体特别是Ⅳａ类岩体，抗剪强度低，抗变 形能力较差，对混凝土重力坝坝基抗滑及变形稳定 不利。枢纽区坝下潜伏有 １ｂ和ｔ 凝灰岩夹层（缓倾 向下游），对坝基抗滑稳定不利。另外ｔ】 在左岸 １ ３６０ ｍ高程出露，对左非溢流坝段的稳定有一定 影响。厂房坝段剖面图见图１。 ｌ ’． １２９０ 一 ／ １２５０ １２１０ 竺＝二 — １１７０ Ａ表示碎裂裂面绿泥化石 二二二＝二＝＿＿一ｌ１３０ Ｂ表示块裂裂面绿泥化石 ～～～～～一一 Ｏ １００ ２００ ３００ ４００ ５００ 图１厂房坝段剖面 鉴于以上复杂的地质条件，加上大坝地震设防 烈度较高（地震动峰值加速度０．３９９ ５ ｇ），为提高大 坝整体稳定性，初步设计时考虑厂坝联合方案，并对 大坝横缝在１ ３７０高程以下作灌浆处理。为论证考 虑厂坝联合的坝体整体的应力变形稳定和抗滑稳定 性，有必要对坝基进行考虑地震条件下的三维非线 性有限元分析，为该水电站坝基开挖和坝体断面的 高质量设计、提高工程的安全可靠性、使工程设计既 经济又安全提供科学依据。 ２计算方法、计算条件和网格剖分 本次计算有两个目的，一是校核大坝在正常运 行工况下抗滑稳定的整体安全系数，二是分析在正 常运行和地震工况下大坝的应力变形情况。本次分 析采用拟静力法模拟地震荷载Ｉ１］。 ２．１计算方法 ２．１．１各类材料本构模型 （１）坝体。由于现行重力坝设计规范采用材料 力学方法计算坝体应力Ｉ２ Ｊ，基本上是属于弹性力学 范畴。为了使有限元计算的应力能与规范配套，坝 （３）凝灰岩夹层和坝体横缝及建基面。采用三 维有厚度的夹层单元模拟。由于夹层单元的厚度很 薄，而其屈服强度和变形模量又均远小于两侧岩壁， 故其沿层面方向的变形受到岩壁。取其直角坐 标系的 ‘轴垂直于夹层平面，根据上述假定可以认 为ｅ 、￡ 及 都近于０，可得夹层单元在局部坐标 下的应力矩阵为【 ］： ［Ｄ Ｊ＿＝Ｊｌ『 Ｇ ００ Ｇ ０ ］ ０ ０ ＋２ＧＪ０ ｌ （２） 式（２）中 和Ｇ分别为材料的拉密Ｌａｍｅ）常数 和剪切模量。 夹层单元的应力分量表达式如式（３）所示： ｄ＝｛ ｒ ｝ （３） 式（３）中的两个剪应力为夹层单元由于上下层 面错动产生的，而正应力是垂直于层面方向的变形 引起的。 夹层单元的刚度矩阵的推导及表达形式参见文 献［５］。 夹层单元的塑性屈服准则采用Ｄ—Ｐ准则。由 于假定￡ 、￡ 及 为０，故可推导出服从Ｄ—Ｐ准 则的夹层单元的屈服准则【４］： Ｆ＝３ａａ ＋√（１—１２）ａ （ｒ ＋ｒ ） Ｋ＝０ （４） 式（４）中各变量的说明和推导见文献［４］。 本次计算采用自行编制的三维弹塑性有限元程 序，该程序可用于大坝应力变形及抗滑稳定分析和 地下工程开挖等的三维有限元分析［ ～ 。 运用超载法计算大坝抗滑稳定安全系数，认为 当建基面塑性区或者某一坝段深部塑性区即将贯通 时的超载系数即为大坝抗滑稳定安全系数。 ２．２计算条件和假定 岩体的初始地应力场按自重和在天然地下水位 条件下产生的渗透力共同决定。蓄水以后，岩体的 渗流场分布作如下假定：在上游帷幕前，若天然地下 维普资讯 http://www.cqvip.com ８ 水利与建筑工程学报 第４卷 水位低于正常蓄水位的岩体，则蓄水以后的水头值 等于正常蓄水位；若天然地下水位高于蓄水位的岩 体，则蓄水以后的水头值等于天然地下水位。在上 游帷幕后，对于坝基岩体，蓄水以后的水头值等于建 基面的位置水头加上按扬压力分布的压力水头。对 于两岸蓄水位以上的山体，蓄水以后的地下水位线 等于天然地下水位线。扬压力分布的压力水头确定 参见文献［９］。 以顺河流方向为ｙ轴正向，以坝轴线从左岸指 向右岸为Ｘ轴的正向，以铅直向上方向为Ｚ轴的正 向建立三维坐标系。应力值拉为正值，压为负值；位 移分量与坐标轴同向为正，反向为负。 坝体分缝为诱导缝，在施工时并没有完全贯通 （在大坝横剖面上仅连通２／３），且厚度仅仅为０．５ ｃｍ。为提高大坝的整体抗震性能，横缝在１ ３７０以 下高程灌浆。 ２．３模型建立与网格剖分 沿坝轴线向上游取４００ ｍ，下游方向取６００ ｍ， 左岸山体由左坝头向山里取４００ ｍ，右岸山体由右 坝头向山里取４００ ｍ，模型底部高程取为７５０ ｍ，由 此可构成三维有限元计算的模型。该计算区域纳入 了对大坝整体抗滑稳定不利的ｔｌａ、ｔｌｂ ｔ１ 等泥化夹 层以及位于河床坝段下部的裂面绿泥化岩体，并对 各类岩层进行了比较符合实际的模拟。三维整体网 格见图２。网格剖分采用部分人工干预与程序自动 剖分相结合的方法［１Ｏ］，共剖分了３５ ８７１个六面体 单元，共３９ ７１８个节点。 圉２三维有限元网格 ２．４计算工况和计算方案 为考查大坝在正常运行、地震条件下的应力变 形情况以及在正常运行条件下的抗滑稳定的整体安 全系数，本次计算采用三种方案： （１）正常运行工况。其荷载组合为：自重＋正 常蓄水位（高程为ｌ ４１８ ｍ）时的静水压力＋泥沙压 力＋渗流荷载； （２）地震工况１。其荷载组合为：自重＋正常蓄 水位（高程为１ ４１８ ｍ）时的静水压力＋泥沙压力＋ 渗流荷载＋顺河向水平地震荷载＋铅直向的地震荷 载； （３）地震工况２。其荷载组合为：自重＋正常蓄 水位（高程为１ ４１８ ｍ）时的静水压力＋泥沙压力＋ 渗流荷载＋顺河向的水平地震荷载＋铅直方向的地 震荷载＋横河向的由左岸指向右岸的水平地震荷 载。 ２．５计算采用的力学参数 采用设计院提供的岩石以及坝体力学参数如表ｌ。 表１各类材料的力学参数 ３计算成果分析 ３．１坝体及基础应力情况分析 各个工况坝体应力情况如表２所示。坝体总体 应力情况较好。由于三维整体效应，坝体在水平方 向的正应力出现小量值的拉应力，而在各工况下，坝 体在铅直方向的正应力没有出现拉应力。坝踵部位 的建基面出现少量拉应力，但是局部的，小范围的， 并满足规范对于拉应力的控制要求［１０］。由于横缝 灌浆使得坝体整体抗震性能提高，在地震工况下坝 址部位的铅直正压应力较正常运行工况变化甚微， 横河向的水平应力有所变化，但变化不大。因此，在 各个工况下坝体应力是稳定的，大坝横缝灌浆至 １３７０高程可以显著提高其抗震性能。 另外，岸坡坝段横河向的水平应力有一定范围 的拉应力，这是由于三维整体条件下由于河床坝段 受到水推力较岸坡坝段为大，产生对岸坡坝段的牵 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期 余卫平，等：某水电站碾压混凝土坝三维非线性有限元分析 正常运行工最 大 值 拉作用所致。 地震工况综上所述，坝体在各个工况下的应力状态较好。 况 Ｏ Ｏ Ｏ 表２各工况坝体正应力情况 单位：ＭＰａ １ １ １ １ ２ 地 震 工 况 ９ 明厂坝联合可以显著提高河床坝段的抗滑能力和抗 震稳定性。图３为河床坝段正常运行工况顺河向水 一一 一 平位移图。从图中可以看出，坝体位移分布规律符 ｉ 一 一 一一 一一 一一 一 Ｏ ７ Ｏ Ｏ ６ Ｏ Ｏ ７ ； ｎ ４ ４ １ Ｏ Ｏ ５ 应力 岸蠹坝耋坡段 右 坝 （鋈段岸 岸，蠹）坝 茎坡段 基 回 应力 Ｏ Ｏ Ｏ 合重力坝在正常荷载条件下位移分布的一般情况。 ６ ８ ２ ｔ ５ １ ４ ６ ６ Ｏ ７ ４ ４ 一 一一 一 ｌ ８ １ ６ 一２ ２ １ １ １ 一 Ｏ ． ∞ ９Ｏ １ １ ３ ７ Ｏ ３ ８ １ 各工况坝体位移情况 ３ ３ ８ ４ ４ 表３１ ５ ４ Ｏ Ｏ ． Ｏ Ｏ ． Ｏ 一２ 一 ２ 一 ２ 单位：ｃｍ Ｏ Ｏ Ｏ 一一 一 Ｏ Ｏ １ 他 ｎ ７２ ４ ７ Ｏ ３ １ ｌ １ 一 一 一 Ｏ Ｏ Ｏ 正常运行工况 鲫 Ｈ ４ ３ ５ ５ ８ ７ 最小值地震工况１ Ｏ Ｏ Ｏ 一一 一 Ｏ １ ｌ 地震工况２ 铊 ９ ２ ２ ８ ５ ９ 正常运行工况０．７６ Ｏ，Ｏ３ —０．０４ ０．３４ ０．３０ 最大值地震工况１ １．２８ Ｏ．０１ —０．Ｏ３—０．Ｏ２ Ｏ．３６ 地震工况２ １．３２ Ｏ．Ｏ１ —０．０４ ０．５９ ０．３６ 正常运行工况 最小值地震工况１ 地震工况２ 正常运行工况 Ｏ．２９ 最大值地震工况１ ０．４４ 地震工况２ ０．４８ 正常运行工况 最小值地震工况１ 地震工况２ ３．２坝体变形情况分析 从表３可以看出，从正常运行工况到地震工况 ２，随着荷载条件的变化和荷载的增加，坝体顺河向 的水平位移变大，坝顶铅直位移由原来自重条件下 的垂直向下变为向上，且量值进一步变大；从坝踵和 坝趾铅直位移变化来看，随着荷载条件的变化，坝踵 向下的铅直位移减小，坝趾向下的铅直位移增加，说 明坝体有向下游转动的趋势。 在正常工况下，河床坝段坝趾的顺河向水平位 移（２．１３ ｃｍ），和坝踵的顺河向水平位移（２．１１ ｃｍ） 几乎相同，说明在正常蓄水位的荷载条件下，河床坝 段自身有沿建基面滑动变形的趋势；但由于下游厂 房的阻滑作用，在下游厂房建基面的出露点顺河向 水平位移（１．６８ ｃｍ）明显小于坝踵处的水平位移，说 明厂坝联合可以显著提高河床坝段的抗滑能力。而 在地震工况下，坝趾的顺河向水平位移（地震工况１ 为２．４３ ｃｍ，地震工况２为２．４６ ｃｍ）比坝踵的顺河 向水平位移（２．３４ ｃｍ）为大，说明在地震工况下，河 床坝段自身有沿建基面滑动的趋势，但由于下游厂 房的阻滑作用，下游厂房建基面的出露点的顺河向 水平位移为（１．９２ ｃｍ），小于坝踵处的水平位移，说 一 一一 一 Ｏ Ｏ 一 一 一 ２ ２ ２ Ｏ ． ． ． １ ２ ２ ３１ Ｏ５ Ｏ６ ２ ７５ ９７ 工况ｇ｛ 如 一 遂 一 一 一 一 一 一 童竺．一 一 ｌ ２ Ｏ Ｏ ； ５ ５ Ｏ Ｏ ３ ６ ６ ３ ＋８ｘ 方向坝顶２ Ｏ ６ １ ５ ２ ８ 坝踵 ７ ９坝址 ５ 鬻６ 顶 坝踵 坝趾 一 一一 一 一 一 ２ ２ ２ １ １ ２ ４ ７ ８ ７ ９ １ ｌ ８ ６ １ ９ ５ 图３河床坝段剖面顺河向水平位移 在地震工况下的位移除坝顶顺河向的水平位移 由自重情况下的４．４１ ｃｍ变为７．２１ ｃｍ和７．２３ ｃｍ， 其他方向的位移较正常运行情况变化不大。可见坝 体的整体变形稳定性较好，三维整体抗震能力较强。 ３．３坝体整体抗滑稳定分析 为了考查大坝抗滑稳定的整体安全度，本次计 算采用超载法试算大坝抗滑稳定安全系数。这里仅 将正常运行工况时作用在上游坝面静水压力作为超 载对象，不断按比例增加上游坝面静水压力，直到结 构失稳，此时的比例系数即为大坝的超载安全系数。 当超载系数为３．１时，所有坝段建基面和两侧 的横缝屈服区未发生屈服区贯通（见图４）；所有坝 段坝基均未产生贯通性的屈服区，而左岸岸坡坝段 屈服区是所有坝段中坝基屈服区分布最为集中的坝 段（见图５）。这说明这一超载系数下，坝体稳定状 态较好。而当超载系数为３．２时，所有坝段的建基 面和两侧横缝屈服区基本贯通（见图６）；而左岸岸 坡坝段坝基出现贯通性的屈服区（见图７），因此笔 者认为在这一超载系数下，坝体将发生沿建基面的 浅层滑动，而左岸岸坡坝段可能发生沿深层滑动。 维普资讯 http://www.cqvip.com １０ 水利与建筑工程学报 第４卷 因此可认为大坝的超载安全系数为３．１。 图４ 服区 圈５超载系数为３．１时．左岸岸坡坝段屈服区 圈６超载系数为３．２时．建基面及坝缝屈服区 圈７超载系数为３．２时．左岸岸坡坝段屈服区 ４结论 通过对不同工况下的计算分析，可以得出以下 几点结论： （１）本次计算以坝体为中心，选取了足够大的 计算范围（１ ４４０ ｍ×１ ０００ ｍ×１ ０９０ ｍ）细致模拟了 坝体、厂房、不同岩体（包括裂面绿泥石化岩体）和５ 条ｔｌＡ￣ｔ１ｂ、ｔ１ 等泥化夹层，节点数达３９ ７１８个，为深 入研究该水电站坝体的应力和稳定问题创造了条 件ｏ （２）从不同工况坝体位移情况来看，位移量和 位移规律基本合理，比较地震工况和正常运行工况 的位移，可以认为在地震工况下，尽管位移量值有一 定变化，但变化不大，说明坝体三维整体的抗震能力 较强。从坝踵、坝址以及厂房建基面出露点的顺河 向水平位移的大小来看，厂坝联合可以显著抑制坝 体向下游的位移，提高坝体的抗滑稳定性。 （３）从不同工况的坝体应力情况来看，其大小 和分布规律合乎常规重力坝的基本规律，并满足规 范要求。特别是在地震工况下，坝体应力状态较正 常情况变化不大，且满足规范要求。因此，考虑厂坝 联合和横缝１ ３７０高程以下灌浆可以改善坝体在地 震工况下的应力状态，提高抗震稳定性。 （４）采用超载法得出正常运行工况下大坝整体 安全系数为３．１，尽管文献［２］并未对采用三维有限 元计算的安全系数作出规定，但从计算分析的总体 结果来看，大坝抗滑稳定是有一定保证的。 （５）在复杂地基以及高地震烈度下建造碾压混 凝土坝，采取厂坝联合形式以及横缝灌浆或者局部 灌浆等工程措施是可行的。 参考文献： ［１］ＤＬ５０７３—２０００．水工建筑物抗震设计规范［ＳＪ． ［２］ＤＬ５１０８～１９９９混凝土重力坝设计规范［Ｓ］． ［３］ Ｚｉｅｎｋｉｅｗｅｚ Ｏ Ｃ，Ｐａｎｄｅ Ｇ Ｗ．Ｓｏｍｅ ｕｓｅｆｕｌ ｆｏｒｍｓ ｏｆ ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｙｉｅｌｄ ｓｕｒｆａｃｅｓ ｆｏｒ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｒｏｃｋ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ［Ａ］． Ｉｎ：Ｐａｎｄｅ Ｇ Ｗ ｅｄ．Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ ｉｎ Ｇｅｏｍｅｅｈａｎｉｃｓ ［Ｃ］．Ｒｏｔｔｅｒｄａｍ：Ａ．Ａ．Ｂａｌｋｅｍａ，１９７７，１７９—１９０． ［４］王鸿儒，李步娟，丁德平．复杂岩基三维弹塑性分析 ［Ｊ］．岩土工程学报，１９８８，１０（２）：１９—３０． ［５］朱伯芳．有限单元法原理与应用（第二版）［Ｍ］．北京： 中国水利水电出版社，１９９８，４９０—４９２． ［６］ 肖明，余卫平．考虑温变荷载分析欧阳海薄拱坝的三 维非线性有限元法［Ｊ］．武汉大学学报（工学版）， ２００１，３４（１）：３１．３６＋ ［７］余卫平，耿克勤，汪小刚．某水电站地下厂房洞室群围 岩稳定分析［Ｊ］．岩土力学，２００４，２５（１２）：１９５５—１９６０． ［８］ 余卫平，汪小刚，杨健，等．地下洞室群围岩稳定性分 析及其结果的可视化［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００５， ２４（２０）：３７３０—３７３６． ［９］ＤＬ５０７７—１９９７．水工建筑物荷载设计规范［Ｓ］． ［１０］余卫平，肖明．复杂结构有限元网格组合剖分技术 ［Ｊ］．武汉大学学报（工学版），２００２，３５（２）；１０２—１０７．
