土石坝失稳的尖点突变模型与临界条件.pdf

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1、第37卷第5期四川建筑科学研究2011年1O月SichuanBuildingScience127土石坝失稳的尖点突变模型与临界条件胡建平，刘亚莲，周翠英(1．广东水利电力职业技术学院，广东广州510635；2．中山大学工学院，岩5=-1-程与信息技术研究中心，广东广州510275)摘要：土石坝是一个复杂的非线性系统，其失稳过程的力学行为是一个不可逆的非线性动力学演化过程。根据土石坝的特点，应用突变理论，建立了一个考虑坝体材料应变软化效应和水致弱化效应的尖点突变模型，通过对模型进行平衡分析，获得了坝坡失稳的力学判据。通过对失稳判据的分析得出，土石坝发生突变失稳的

2、必要条件，取决于坝体材料特性、库水位及库水位变化情况，高洪水位或由高水位骤降时因坝坡上部材料刚度降低而容易发生突滑失稳，是坝坡稳定的控制工况。最后，根据系统突变条件得出了坝坡失稳的临界位移和临界几何一力学参数，为土石坝稳定分析和安全评价提供新的途径。关键词：土石坝；失稳；尖点突变模型；临界条件中图分类号：TV314文献标识码：A文章编号：1008—1933(2011)05—127一o4Thecuspcatastrophemodeloftheinstabilityofearth-rockdamandcriticalconditiOIlSHUJianping，LI

3、UYalian，ZHOUCuiying(1．GuangdongTechnicalCollegeofWasterResourcesandElectricEngineering，Guangzhou510635，China；2．SchoolofEngineeringResearchCenterforGeotechnicalEngineering＆InformationTechnology，SunYat—senUniversity，Guangzhou510275，China)Abstract：Earth·rockdamisacomplexnonlinearsystem

4、，itsmechanicalbehaviorwhenthedamslopeisinstableisinfactanirreversibleevolutionofnonlineardynamics．Inthispaper，acuspcatastrophemodel，whichcoversstrain-softeningefectofdammaterialandwater_weakeningefect，isconstructed，basedonthecharacteristicsofearth—rockdam，appliedcatastrophetheory，an

5、dthroughtheanalysisofequilibriumofmodel，themechanicalcriterionofinstabilityofthedamslopeisobtained，throughtheanalysis0finstabilitycriterion，obtained：thenecessaryconditionsformutationdependsonthefeaturesofthedammaterialandthethewaterlevelandwaterlevelchanges，wenththehighflodlevelorby

6、asuddendropinthehighwatermark，duetotheupperdamslopematerialstifnessreduction，danslopepronetosuddenslipinstability，it’Sthecontrolconditionofearth-rockdamstability．Finally，accordingtothemutationconditionsofthedamslopeinstability，thepaperalsointroducesthecriticaldisplacementandthecriti

7、calgeometry-mechanicalparameters，pointoutnewwayforembankmentdamstabilityanalysisandsafetyevaluation．Keywords：earth—reckdam；instability；cuspcatastrophemodel；criticalconditions为刚体、滑移面是均质的、滑动面上各点的剪应力同0引言步达到抗剪强度峰值，利用力或力矩平衡条件分析土石坝是历史最为悠久的一种坝型，是世界坝坝坡稳定性，没有考虑材料应力一应变关系；有限元工建设中应用最为广泛和发展最快的一种

8、坝型。据强度折减法，能考虑材料的非线性