拱壩壩肩穩(wěn)定滑動塊體體積面積的確定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種拱壩壩肩穩(wěn)定滑動塊體體積面積的確定方法，該方法是利用測繪技術(shù)獲知拱壩（1）開挖后的地形等高線、壩肩穩(wěn)定滑動塊的底滑面（4）和側(cè)滑面（5）傾向及傾角、上游拉裂面（8）的走向、上游拉裂棱線（3）等基礎(chǔ)資料，并根據(jù)這些基礎(chǔ)資料，對上游拉裂棱線（3）上多個插分點進行歷遍求解，利用空間幾何算法得到壩肩穩(wěn)定滑動塊體的體積和面積。一旦獲知了拱壩壩肩穩(wěn)定滑動塊體體積和面積，即可根據(jù)體積進一步求解自重荷載，根據(jù)面積進一步求解揚壓力及水壓力荷載，結(jié)合拱壩應(yīng)力計算的拱端推力計算成果，即可很快的對壩肩穩(wěn)定安全系數(shù)進行求解，從而保證拱壩設(shè)計的安全性。
【專利說明】拱壩壩肩穩(wěn)定滑動塊體體積面積的確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及大壩【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種利用測繪和計算機等技術(shù)得到拱壩壩肩穩(wěn)定滑動塊體體積面積的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]拱壩設(shè)計中，一般均需考察其壩肩穩(wěn)定安全性，利用計算機技術(shù)取得拱壩壩肩穩(wěn)定的相關(guān)技術(shù)參數(shù)一直是拱壩設(shè)計中的一個難題，目前尚無真正的三維壩肩穩(wěn)定計算模型出現(xiàn)，究其原因，是對于壩肩穩(wěn)定滑動塊體的體積面積難以用統(tǒng)一的、具有廣泛適用性的技術(shù)求解方法。一旦求解了體積和面積，即可根據(jù)體積進一步求解自重荷載，根據(jù)面積進一步求解揚壓力及水壓力荷載，結(jié)合拱壩應(yīng)力計算的拱端推力計算成果，即可很快的對壩肩穩(wěn)定安全系數(shù)進行求解。但由于滑動塊體的多樣性和地形線的復(fù)雜性，很難找出一種具有廣泛適應(yīng)性的方法來計獲得壩肩穩(wěn)定滑動塊體的體積面積。所以，獲得拱壩壩肩穩(wěn)定塊體體積面積的技術(shù)方法是進行壩肩穩(wěn)定程序化計算的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用測繪和計算機等技術(shù)得到拱壩壩肩穩(wěn)定滑動塊體體積面積的方法，從而為進行壩肩穩(wěn)定程序化計算提供必要的技術(shù)參數(shù)，以提高拱壩設(shè)計的安全性。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
本發(fā)明的拱壩壩肩穩(wěn)定滑動塊體積面積的確定方法是按照以下的步驟來實現(xiàn)的:
51、通過常規(guī)測繪儀器收集拱壩壩肩的基礎(chǔ)資料，包括拱壩開挖后的地形等高線、壩肩穩(wěn)定滑動塊的底滑面和側(cè)滑面傾向及傾角、上游拉裂面走向、上游拉裂棱線；
52、根據(jù)底滑面和側(cè)滑面的傾向和傾角利用空間幾何算法求解出二者相交線即滑動棱線的走向和傾角；
53、對開挖后地形等高線進行三邊形或四邊形網(wǎng)格化，得到網(wǎng)格化的地形等高線；
54、將上游拉裂棱線按照一定精度進行插分，得到其上的三個以上的插分點；
55、選擇一個插分點作為當(dāng)前點，求出該插分點的底滑面與網(wǎng)格化的地形等高線的相交線；
56、過當(dāng)前點分別作滑動棱線、上游拉裂面，并和上一步驟所求相交線圍成封閉的區(qū)
域；
57、選擇下一個插分點作為當(dāng)前點，進行S5和S6步驟；
58、采用臺體公式求得當(dāng)前點和上個點之間的臺體體積，利用梯形公式求解滑動棱線所在的側(cè)滑面面積，利用梯形公式求解上游拉裂面面積；
59、循環(huán)進行S5至S8步驟，直至上游拉裂棱線上的點循環(huán)完畢，將各插分點求得的S8步驟中的體積和面積按照各項分別累加；
S10、將前述步驟得到的結(jié)果整理為一個列表，包括以下項目:各插分點的高程、S6步驟求得的各插分點所在封閉區(qū)域面積、S9步驟求得的臺體體積、側(cè)滑面面積和上游拉裂面面積。
[0005]進一步的，尚存在一種退化算法，即以拱壩開挖上游邊界或下游邊界為上游拉裂棱線，此時上游拉裂面不存在，其面積為O。
[0006]由于采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，在進行拱壩設(shè)計時可以獲知拱壩壩肩穩(wěn)定滑動塊體體積面積，一旦獲知了拱壩壩肩穩(wěn)定滑動塊體體積和面積，即可根據(jù)體積進一步求解自重荷載，根據(jù)面積進一步求解揚壓力及水壓力荷載，結(jié)合拱壩應(yīng)力計算的拱端推力計算成果，即可很快的對壩肩穩(wěn)定安全系數(shù)進行求解，從而保證拱壩設(shè)計的安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明的三維透視示意圖；
附圖標記說明:1-拱壩，2-網(wǎng)格化后的地形等高線，3-上游拉裂棱線，4-底滑面，5-側(cè)滑面，6-棱線，7-滑動棱線，8-上游拉裂面。
【具體實施方式】
[0008]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0009]本發(fā)明通過需要借助常規(guī)測繪儀器通過戶外作業(yè)收集拱壩壩肩的基礎(chǔ)資料，這些基礎(chǔ)資料包括拱壩I開挖后的地形等高線、壩肩穩(wěn)定滑動塊的底滑面4和側(cè)滑面5傾向及傾角、上游拉裂面8的走向、上游拉裂棱線3，將通過測繪作業(yè)得到的上述資料整理歸集后輸入計算機作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0010]看圖1，根據(jù)底滑面4和側(cè)滑面5的傾向和傾角利用空間幾何算法求解出二者相交線即滑動棱線7的走向和傾角。并在三維透視示意圖中對開挖后地形等高線進行三邊形或四邊形網(wǎng)格化，得到網(wǎng)格化的地形等高線2。圖1中所示的為四邊形網(wǎng)格化的地形等高線2，其中虛線表示網(wǎng)格。
[0011]然后，將上游拉裂棱線3按照一定精度進行插分，得到其上的三個以上的插分點，如圖1中所示的A、B、C三個點，在實際應(yīng)用中可以根據(jù)需要選取更多的插分點，如十個點，
甚至更多。
[0012]對上一個步驟中確定的插分點進行逐個歷遍求解，如當(dāng)歷遍至圖1中所示的A點時，以A點為當(dāng)前插分點，求出該插分點的底滑面4與網(wǎng)格化的地形等高線2的相交線6。過當(dāng)前點作滑動棱線7、上游拉裂面8，并和相交線6圍成封閉的區(qū)域，如圖1中由A點所在的滑動棱線7、上游拉裂面8和相交線6圍成的封閉區(qū)域。
[0013]然后,選擇下一個插分點作為當(dāng)前點,如選擇B點作為當(dāng)前點，求出B點所在位置的同樣的相交線6、滑動棱線7和上游拉裂面8，得到同樣的由這些線圍成的封閉區(qū)域。
[0014]在得到多個插分點所在的上述封閉區(qū)域后，如得到了 A、B、C三個點各自所在的封閉區(qū)域，然后采用臺體公式求得當(dāng)前點(如B點)和上個點(如A點)之間的臺體體積，利用梯形公式求解滑動棱線7所在的側(cè)滑面5面積，利用梯形公式求解上游拉裂面8面積。
[0015]循環(huán)進行上面的步驟，直至上游拉裂棱線3上的各個插分點循環(huán)完畢，將各插分點求得上述步驟中的臺體體積、側(cè)滑面5的面積和上游拉裂面8面積按照各項分別累加，比如A點與B點之間的臺體體積與B點與C點之間的臺體體積相加，再和C點與下一個點的臺體體積相加......最后將前述步驟得到的結(jié)果整理為一個列表，該列表包括以下項目:各插分點的高程、各插分點所在的上述封閉區(qū)域面積、各插分點所在的臺體體積、側(cè)滑面5面積和上游拉裂面8面積。從而利用該列表的數(shù)據(jù)可以作為拱壩設(shè)計的安全系數(shù)取值的計算基礎(chǔ)。
[0016]尚存在一種退化算法，即以拱壩開挖上游邊界或下游邊界為上游拉裂棱線3，此時上游拉裂面8不存在，其面積為O。
[0017]當(dāng)然，以上只是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，本發(fā)明還有其他的實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明所要求的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種拱壩壩肩穩(wěn)定滑動塊體體積面積的確定方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 51、通過常規(guī)測繪儀器收集拱壩壩肩的基礎(chǔ)資料，包括拱壩(I)開挖后的地形等高線、壩肩穩(wěn)定滑動塊的底滑面(4)和側(cè)滑面(5)傾向及傾角、上游拉裂面(8)的走向、上游拉裂棱線(3)； 52、根據(jù)底滑面(4)和側(cè)滑面(5)的傾向和傾角利用空間幾何算法求解出二者相交線即滑動棱線(7)的走向和傾角； 53、對開挖后地形等高線進行三邊形或四邊形網(wǎng)格化，得到網(wǎng)格化的地形等高線(2); 54、將上游拉裂棱線(3)按照一定精度進行插分，得到其上的三個以上的插分點； 55、選擇一個插分點作為當(dāng)前點，求出該插分點的底滑面(4)與網(wǎng)格化的地形等高線(2)的相交線(6)； 56、過當(dāng)前點在三維透視示意圖中分別求滑動棱線(7)、上游拉裂面(8)，并和上一步驟所求相交線(6)圍成封閉的區(qū)域； 57、選擇下一個插分點作為當(dāng)前點，進行S5和S6步驟； 58、采用臺體公式求得當(dāng)前點和上個點之間的臺體體積，利用梯形公式求解滑動棱線(7)所在的側(cè)滑面(5)面積，利用梯形公式求解上游拉裂面(8)面積； 59、循環(huán)進行S5至S8步驟，直至上游拉裂棱線(3)上的點循環(huán)完畢，將各插分點求得的S8步驟中的體積和面積按照各項分別累加； S10、將前述步驟得到的結(jié)果整理為一個列表，包括以下項目:各插分點的高程、S6步驟求得的各插分點所在封閉區(qū)域面積、S9步驟求得的臺體體積、側(cè)滑面(5)面積和上游拉裂面面積。
2.根據(jù)權(quán)力要求I所述的一種拱壩壩肩穩(wěn)定滑動塊體體積面積的確定方法，其特征在于:尚存在一種退化算法，即以拱壩開挖上游邊界或下游邊界為上游拉裂棱線(3)，此時上游拉裂面(8)不存在，其面積為O。
【文檔編號】E02B7/12GK104005385SQ201310055027
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月21日
【發(fā)明者】徐林, 羅洪波, 劉杰 申請人:中國水電顧問集團貴陽勘測設(shè)計研究院