一种拱坝坝肩滑动块体上游拉开面水推力的确定方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于大坝坝肩边坡技术领域，主要涉及到一种拱坝坝肩滑动块体上游面水 推力的确定方法。
【背景技术】
[0002] 拱坝坝肩边坡稳定分析计算过程中，需要确定上游面的水推力，在确定上游面水 推力时，传统的做法是求出上游拉开面型心位置确定水头进行静水压力确定。
[0003] 这种通过上游拉开面型心位置确定水头进行静水压力的方法，由于在上游拉开面 的形状规则时误差较小，但在上游拉开面形状不规则时误差是较大的，同时传统做法没有 考虑到Z向水压力的作用，因此往往计算结果是不理想的。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是改变传统的以求出上游拉开面型心位置确定水头进行静水压力 计算确定上游拉开面水压力的做法，采用更加精确的计算方法，使得计算结果更精准，更接 近工程实际，更大限度的避免工程设计的安全风险。
[0005] 为此，本发明提供了一种拱坝坝肩滑动块体上游拉开面水推力的确定方法，包括 如下步骤：
[0006] 步骤1):按照一定步长值沿平行于上游拉开面与底滑面的交线的方向来剖分上游 拉开面，将上游拉开面剖分形成层状结构；
[0007] 步骤2):根据上游拉开面的走向倾角，利用空间向量的数学方法确定各层面上的 法相矢量方向
[0008] 步骤3):步骤1)中剖分上游拉开面后在每层会形成一个小面，计算每个小面上的 上游端水压力P;
[0009] 步骤4):将步骤3)中得到的上游端水压力P，利用空间向量的数学方法得到一个小 面法向矢量方向将每个g分解到x、y、z向，每一个小面都有三个方向的分量；
[0010] 步骤5):在所有的小面上重复步骤3)和步骤4)，求出所有小面上的法向矢量方向 :多的三个方向的分量；
[0011] 步骤6):对步骤5)中求得的所有小面上的三个方向的分量，每个方向上的力分别 直接叠加，则得到x、y、z向分力，将三个分力合成后得到上游拉开面水推力。
[0012] 所述的步骤1)中步长值为lm，以lm步长值沿平行于上游拉开面与底滑面的交线的 方向将上游拉开面剖分形成层状结构。
[0013] 所述的步骤3)中的上游端水压力P通过以下公式求得：
[0014] P= y · Hjf
[0015] 式中，P为上游端水压力;Η形为计算点处作用的水头，该值为计算水位与计算点之 间的高差；γ为水的重度。
[0016] 所述的步骤6)中的所有小面上的三个方向的分量的叠加通过以下公式进行：
[0017]
[0018]
[0019]
[0020] 式中，η表示上游拉开面的剖分个数，j表示第j层单元，/Κ,Γ分别表示各层面上 的法相矢量方向。
[0021] 本发明的有益效果:本发明的这种拱坝坝肩滑动块体上游拉开面水推力的确定方 法，避开传统的求出上游拉开面型心位置确定水头进行静水压力计算的方法，在上游拉开 面形状不规则的时候，对水推力的确定影响不大，而且在计算单个小面的水压力的时候，采 用矢量的计算方式，考虑了Ζ向水压力的作用，相比于传统的计算方法，本发明的这种方法 计算结果更加准确。
【附图说明】
[0022]以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0023]图1是本发明的流程图。
【具体实施方式】 [0024] 实施例1:
[0025] 本实施例提供一种拱坝坝肩滑动块体上游拉开面水推力的确定方法，如图1所示， 包括如下步骤：
[0026] 步骤1):按照一定步长值沿平行于上游拉开面与底滑面的交线的方向来剖分上游 拉开面，将上游拉开面剖分形成层状结构；
[0027] 步骤2):根据上游拉开面的走向倾角，利用空间向量的数学方法确定各层面上的 法相矢量方向dC;
[0028] 步骤3):步骤1)中剖分上游拉开面后在每层会形成一个小面，计算每个小面上的 上游端水压力P;
[0029] 步骤4):将步骤3)中得到的上游端水压力P，利用空间向量的数学方法得到一个小 面法向矢量方向将每个多分解到X、y、Z向，每一个小面都有三个方向的分量；
[0030] 步骤5):在所有的小面上重复步骤3)和步骤4)，求出所有小面上的法向矢量方向 p的三个方向的分量；
[0031 ]步骤6):对步骤5)中求得的所有小面上的三个方向的分量，每个方向上的力分别 直接叠加，则得到x、y、z向分力，将三个分力合成后得到上游拉开面水推力。
[0032]本实施例的这种拱坝坝肩滑动块体上游拉开面水推力的确定方法，避开传统的求 出上游拉开面型心位置确定水头进行静水压力计算的方法，将滑动块体上游拉开面分成若 干个小面进行单个水推力计算，并在每个计算的时候采用矢量计算方式分成x、y、z向分力， 最后将所有小面上求得的水推力进行叠加总和，求得最终的整体侧滑面的渗水压力。
[0033] 传统的利用求出上游拉开面型心位置确定水头进行静水压力计算的方法，在拉裂 面形状不规则时误差是较大的，同时传统做法没有考虑到Z向水压力的作用，因此往往计算 结果是不理想的，而本实施例的这种方法，是要将整个上游拉开面进行分割计算，在上游拉 开面形状不规则的时候，对其影响不大，而且在计算单个小面的水压力的时候，采用矢量的 计算方式，考虑了 Z向水压力的作用，相比于传统的计算方法，本发明的这种方法计算结果 更加准确。
[0034] 实施例2:
[0035] 在实施例1的基础上，本实施例进行进一步详细的说明，本实施例的拱坝坝肩滑动 块体侧滑面渗水压力的确定方法，具体包括以下步骤：
[0036] 步骤1):按照lm步长值沿平行于上游拉开面与底滑面的交线的方向将上游拉开面 剖分形成层状结构，本步骤中的具体步长值可自行划分，以现场实际需要为准。
[0037] 步骤2):根据上游拉开面的走向倾角，利用空间向量的数学方法确定各层面上的 法相矢量方向/〔，厂,/%
[0038] 步骤3):步骤1)中剖分上游拉开面后在每层会形成一个小面，计算每个小面上的 上游端水压力P。
[0039] 上游端水压力P通过以下公式求得：
[0040] Ρ= γ · Hjf
[0041] 式中，P为上游端水压力;Η形为计算点处作用的水头，该值为计算水位与计算点之 间的高差；γ为水的重度。
[0042] 步骤4):将步骤3)中得到的上游端水压力Ρ，利用空间向量的数学方法得到一个小 面法向矢量方向^，将每个分解到x、y、z向，每一个小面都有三个方向的分量；
[0043] 步骤5):在所有的小面上重复步骤3)和步骤4)，求出所有小面上的法向矢量方向 J的三个方向的分量；
[0044] 步骤6):对步骤5)中求得的所有小面上的三个方向的分量，每个方向上的力分别 直接叠加，则得到x、y、z向分力，将三个分力合成后得到上游拉开面水推力。
[0045] 所有小面上的三个方向的分量的叠加通过以下公式进行：
[0046]
[0047]
[0048]
[0049] 式中，η表示上游拉开面的剖分个数，j表示第j层单元，〔分别表示各层面上 的法相矢量方向。
[0050] 求出&、i后，然后按照具体实际情况进行计算，当需要考虑Z向力的时 候，将三者进行合成计算，求出最终合力即为上游拉开面水推力；当不需要考虑Z向力的时 候，将^、?Υ进彳亍合成i十算 :，求出最终合力即为i游拉开面水推力。
[0051] 综上所述，本发明的这种拱坝坝肩滑动块体上游拉开面水推力的确定方法，避开 传统的求出上游拉开面型心位置确定水头进行静水压力计算的方法，将滑动块体上游拉开 面分成若干个小面进行单个水推力计算，并在每个计算的时候采用矢量计算方式分成X、y、 Z向分力，最后将所有小面上求得的水推力进行叠加总和，求得最终的整体侧滑面的渗水压 力。这种确定方法，在上游拉开面形状不规则的时候，对水推力的确定影响不大，而且在计 算单个小面的水压力的时候，采用矢量的计算方式，考虑了Z向水压力的作用，相比于传统 的计算方法，本发明的这种方法计算结果更加准确。
[0052] 以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡 是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种拱坝坝肩滑动块体上游拉开面水推力的确定方法，其特征在于:包括如下步骤： 步骤1):按照一定步长值沿平行于上游拉开面与底滑面的交线的方向来剖分上游拉开 面，将上游拉开面剖分形成层状结构； 步骤2):根据上游拉开面的走向倾角，利用空间向量的数学方法确定各层面上的法相 矢量方向?,Κ; 步骤3):步骤1)中剖分上游拉开面后在每层会形成一个小面，计算每个小面上的上游 端水压力Ρ; 步骤4):将步骤3)中得到的上游端水压力Ρ，利用空间向量的数学方法得到一个小面法 向矢量方向￥.，将每个^分解到x、y、z向，每一个小面都有三个方向的分量； 步骤5):在所有的小面上重复步骤3)和步骤4 )，求出所有小面上的法向矢量方向^的三 个方向的分量； 步骤6):对步骤5)中求得的所有小面上的三个方向的分量，每个方向上的力分别直接 叠加，则得到x、y、z向分力，将三个分力合成后得到上游拉开面水推力。2. 如权利要求1所述的拱坝坝肩滑动块体上游拉开面水推力的确定方法，其特征在于： 所述的步骤1)中步长值为lm，以lm步长值沿平行于上游拉开面与底滑面的交线的方向将上 游拉开面剖分形成层状结构。3. 如权利要求1所述的拱坝坝肩滑动块体上游拉开面水推力的确定方法，其特征在于： 所述的步骤3)中的上游端水压力P通过以下公式求得： Ρ= γ · Η形 式中，Ρ为上游端水压力;Η形为计算点处作用的水头，该值为计算水位与计算点之间的 高差；γ为水的重度。4. 如权利要求1所述的拱坝坝肩滑动块体上游拉开面水推力的确定方法，其特征在于： 所述的步骤6)中的所有小面上的三个方向的分量的叠加通过以下公式进行： -> Π -? -? Ρχ 二χΡ|/' Η -> il -^ ^ pY =Σρ, 11 Η -> η. -> ^ ρ-Σρ：- Η 式中，η表示上游拉开面的剖分个数，j表示第j层单元，ζ,ζ,ζ分别表示各层面上的法 相矢量方向。
【专利摘要】本发明属于大坝坝肩边坡技术领域，主要涉及到一种拱坝坝肩滑动块体上游面水推力的确定方法，这种拱坝坝肩滑动块体上游拉开面水推力的确定方法，避开传统的求出上游拉开面型心位置确定水头进行静水压力计算的方法，将滑动块体上游拉开面分成若干个小面进行单个水推力计算，并在每个计算的时候采用矢量计算方式分成x、y、z向分力，最后将所有小面上求得的水推力进行叠加总和，求得最终的整体侧滑面的渗水压力。这种确定方法，在上游拉开面形状不规则的时候，对水推力的确定影响不大，而且在计算单个小面的水压力的时候，采用矢量的计算方式，考虑了Z向水压力的作用，相比于传统的计算方法，本发明的这种方法计算结果更加准确。
【IPC分类】G06F19/00
【公开号】CN105468918
【申请号】CN201510883458
【发明人】蔡云鹏, 李梦, 柏俊磊
【申请人】中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月3日