斜墙坝边坡稳定性分析与程序化

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图% 迭代计算几何示意
利用几何知识实现自动迭代的步骤如下：$ 程序首先计 算确定出 : 点的位置； 设与 ;%$ 号线交于 < % 连接 + 、 : 两点， 点， 于是， 4 点 的 变 化 范 围 确 定 在 $%< 两 点 之 间 ； & 计 算 $%< 两点间的距离， 算出迭代步长 8’； ’ 第一 重 （下 转 第 3& 页 ）
!"% 频率电压特性
测频率变化时，同步发电机电压的变化率是：当频率是 （@8 OP ） 时 Q 调 节 机 端 电 压 为 $K=Q 切 调 速 器 为 手 动 Q 设 定 机 $K= （@8 OP(!@ OP(@@ OP ） 分段停 组 转 速 从 $K= 到 875K= 到 $7$K= 留， 检查机端电压变化； 上调定子电压， 限制在 $K= 频 率 时 ， 将频率 （OP ） 降到 !@OP 时记录 BH 电压。 $7$K= 值，
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并网后的试验
（$ ） 欠励试验。在某有功下减磁直到欠励限制动作， 记下
此时的无功值。 （- ） 励磁调差试验和过励试验。 ’ 在有功为零的工况下调 无功功率至额定值， 记录发电机此时的端电压， 然后断开发电 （4S(42） 机开关， 记录发电机空载电压值， 计算调差 率 ( # E4ST 发电机电压调差应大于 $88I。无功调节过程应平稳无跳动，
收稿日期： ’!!&$(($!( 作者简介： 彭幼平 （(#Z# —） ， 男， 湖北孝感人， 硕士， 工程师， 从 事水电工程库区工程设计及移民咨询工作 B 图! 斜墙坝受力分析
按 上 述 条 件 计 算 整 个 滑 动 体 沿 G:LJ 的 抗 滑 稳 定 安 全 系 数 &# 时 ， 为了简化计算， 作如下假定： %取 各 滑 块 为 脱 离 体 时， 假定各滑块之间的作用力只有水平力； & 保护层及斜墙内 的渗透水面是水平的，因此各滑块两侧及底部截面上的渗透
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第 "$ 卷第 " 期
康纪良， 等： 小浪底水电站励磁系统的调试
（@ ） 调节器与微机连接， 给 BCD 装载程序， 检查输出保护 与信号的正确性。
在 M;L- 方式， 模拟 BH- 断线， 应从 M;L- 切换到 NDL- 。 NDL$； 模 拟 M;L$ 故 障 ， 切 到 M;L- ， 再 模 拟 M;L- 故 障 切 （- ） 到 )’&J =K 。 （" ） 在 M;L$ 下 ， 模拟功率 $ 柜故障， 功率柜切至功率 柜； 模拟功率 - 柜故障时， 功率 $ 柜故障停机。
应力 $ 的关系为 # ’
#" @5,! " ， 于是， ($ J+、 +L 及 L: 段滑动面 &# &#
上 相 应 的 计 算 粘 聚 力 为 # "&’)" # " X& # ，其 中 " !& ， )(、 )’、 )% 分 别 为 土 的 内 摩 擦 角 ! "& ’@5, $(6@5,! " X& #E ， J+、 +L 、 L: 段 的 长 度 ； " Y( ， ’，
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由式 （1 ） 、 式 （& ） ， 消去 =4， 得出 &4%’ 与 &4 的关系式：
# 14 /+,(" 4 *()$" 4"#$ -" 4 2’ %! 4 2’<. ， #4 /"#$ -" 4 % +,(" 4 *()$" 4"#$ -" 4 %! 4<. ，
可以推导出计算公式 （3 ） 。 ! 4<. ， 4/’， 1， &。从而， #’# 1’# 11 ## # # / * 1 11 / * & / * ! / % # ’’# ’1# ’& ’ # ’1# ’& 1 # ’& & # 1& !
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第 &’ 卷第 & 期
彭幼平， 等： 斜墙坝边坡稳定性分析与程序化
水压力在水平方向的合力近似为零，在铅直方向使库水位以 下土体重力成为浮重力， 故计算各滑块的重力 / 时库水位以 下土体按浮重度考虑。根据上述假定分别取各滑块为脱离体 进行分析， 可得
（1 ） （& ）
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（! ） （2 ）
图"
程序框
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式中， &4 表 示 第 4 号 滑 块 与 第 4 *’ 号 滑 块 之 间 的 作 用 力 ， #’4/
"$" 计算方法
如图 ! 所示，在计算斜墙与保护层的稳定性中，需变动 通过不同位置计算出多种可能情况下的安全系数。在 4、 5 点， 此程序中， 首先利用几何知识， 用迭代计算的方法， 逐步叠加 计算步长， 自动实现上述要求； 求解方程时， 结合方程的特点， 采用二分法求方程 >-0 1./0 的根； 最后用比较法求出最小的安 全系数。
!
投运调试
!"# 发电机升流 （$ ） 发电机升流试验时励磁变尚不能投运， 须由外部临时
电源向整流壮装置供电，故从机旁动力检修盘引电源，通过 （组别号为 F， 引到阳极， 甩掉从 "98E--8 ; 的整流变压器 A$$） 励磁变过来的线， 注意测相序。 （- ） 在 AGHG $8$? 板 中 ， 使 初 始 相 位 控 制 电 压 为 8 ;， 取 消小于 -8I 同 步 电 压 控 制 和 取 消 起 励 。在 软 件 中 也 取 消 起 励， 并停掉 BCD- 。 （" ） 选 )’&J =K ， 手动增磁， 开始升流， 升到 @8I 时跳灭磁 开关， 检查消弧情况。升到 $88I 时跳灭磁开关， 录制灭磁曲 线， 求灭磁时间常数。 测发电机的短路特性曲线 （此曲线应近似直线） 。 （! ）
# 1’# 11 # 1 % 11 1 %1 # ’1# ’& ’< # ’& 1< &<
（3 ）
利 用 试 算 法 解 上 式 ，即 可 求 得 斜 墙 和 保 护 层 沿 滑 动 面
+456 的抗滑稳定安全系数 0 1 值。由于滑动面是任意假定的，
因此还必须再假定不同的滑动面 （如变动 4 、 ， 找 5 点的位置） 到最小的 0 1 。验算斜墙坝的稳定性时， 还需考虑保护层沿斜 墙面滑动的情况。
彭幼平z男湖北孝感人硕士工程师从事水电工程库区工程设计及移民咨询工作b12342523程序框水压力在水平方向的合力近似为零在铅直方向使库水位以下土体重力成为浮重力故计算各滑块的重力时库水位以下土体按浮重度考虑
水 力 发 电
第 #! 卷第 # 期 $%%& 年 # 月
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程序特点及计算方法
图! 程序计算界面
"$# 程序框图及特点
利用以上的改进方法及计算公式， 结合工程实际， 可写出 程序框图见图 1 。 根据图 1 ， 采用 78390 语言编制出相应的计算程序， 见图 操作简单， 可视性和实用性较强， 计 &。该程序具有界面友好， 算结果合理， 精度较高等特点。 操作人员可直接从界面上按提 示输入初始数据， 操作方便。考虑到程序的通用性， 土坡的外 边框线和浸润线数据采用文本文件水平力， 偏于保守。 事 实上， 滑块间的作用力并不只有水平力， 参照简化 6478’9 法、 剩余推力法等较成熟的土坡稳定刚体极限平衡理论，笔者对 该方法进行了适当的改进。
#$" 改进方法
假 设 各 滑 块 之 间 的 作 用 力 &4 平 行 于 滑 动 面 ，如 图 ’ 所 根 示， 推导出相应的计算公式。现取滑块 ’ 至 & 中任一滑块， 据平衡条件 : 轴方向合力、 可得： ; 轴方向合力，
中图分类号： NR(%(B&； N*%(% 文献标识码： S
库区防护工程中常常会遇到斜墙坝边坡稳定性问题。核 算斜墙坝保护层沿斜墙上游面的滑动稳定和保护层与斜墙一 起沿斜墙下游面的滑动稳定时， 因假设的滑动面是折线形， 故 称之为折线滑动法。在传统的斜墙坝边坡稳定性分析理论中， 通过力的平衡 通常是假设各滑块之间的作用力沿水平方向T(U， 原理， 可以得到计算公式， 该方法显然对滑块间作用力方向的 假定存在不足。因此， 作者对传统方法进行了局部的修改， 假 设各滑块之间的作用力方向平行于滑动面，并推导出相应的 计算公式， 据此还利用 R2>05? C5>2GVB! 语言编写了计算程序。
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理论分析
!"! 传统分析方法
斜墙坝受力分析见图 ( 。斜墙的失稳往往是沿某一折线 如 G:LJ 滑动的， 其分析方法可采用静定稳定计算的刚体极限 平衡法。设 G:LJ 为任意选择的滑动面， 用铅垂线 :? 、 LD 、 +2 将滑 动体分为 & 块， ! " 分别为第 " 块 （" 的范围为 (W&）所受的重 （ 分别为第 " 块滑动面土的内摩擦角和单位 力；! " 及 # " " !& ） 粘聚力； $" 为第 " 段滑动面上的反作用力； " " 为第 " 段 滑 动 面 对水平面的倾角， 若整个滑动体的抗滑安全系 %" 为条间推力。 数 为 & #， 显然， 各 滑 块 的 稳 定 安 全 系 数 & #(、 & #’ …… 不 能 代 表 整个滑动体的安全系数， 且是不同的。 现设想滑动底面的抗剪 则土料的计算抗剪强度 # 与法向 强度按同一比例值 & # 降低，
!"’ (#)* 阶跃响应
测 R$8I 阶 跃 响 应 应 在 M;L$ 、 M;L- 、 NDL$ 、 NDL-! 种 方 式下进行， 因为励磁装置本身就可以产生一个阶跃信号， 所以 只需在软件中修改便可产生试验信号。
!"$ 发电机升压试验
发电机电压升到额定电压的 -@I 时检查 BH 二次回路电 录制波形 压及相位， 应对称性完好。升到 @8I时跳灭磁开关， 图。升到 $88I 时测额定电压下轴电压， 跳灭磁开关， 录制灭 磁波形。测发电机的空载特性曲线。
斜墙坝边坡稳定性分析与程序化
彭幼平， 蔡 频
（中国水电工程顾问集团公司， 北京 (!!!((）
关键词： 斜墙坝； 边坡稳定； 程序 摘 要： 在传统的斜墙坝边坡稳定性分析理论基础上， 将假设各滑块间作用力沿水平方向改为假设各滑块之间的作 用力方向平行于滑动面， 根据平衡条件， 推导出相应计算公式， 并编写程序， 最终求出边坡的安全系数。通过算例比 较验证， 新方法不失为一种合理、 有效的斜墙坝边坡稳定分析方法。