拱坝坝肩多块体滑动的三维极限平衡分析方法

多块体滑动是拱坝坝肩一种常见且重要的失稳模式,目前已建立的各种稳定分析方法,普遍存在一定的缺陷或局限性,如必须引入大量假定才能使问题变为静定可解,或仅讨论了各块体的滑动模式为沿底滑面与侧滑面交线的双面滑动的情况等,不适合拱坝坝肩多块体滑动问题的求解。提出了一种理论基础严格、计算步骤相对简单的三维稳定分析方法,即针对滑体中各块体的滑动模式分别为双面滑动与单面滑动两种情况,通过建立各块体在3个方向的静力平衡方程与相邻块体之间的位移协调方程,使安全系数的求解归结于一个含若干个自由度的极小值问题,结合全局最优化方法可获得较好的收敛性。将该方法应用于典型三维楔体与小湾拱坝坝肩的稳定分析,验证了其合理性与实用性。该方法是二维Sarma法在三维多块体领域的扩展,在理论上获得塑性力学上限定理的支持。同时,该方法还给出了三维多块体串联滑动问题的闭合解求解方法,可为各种三维边坡稳定分析程序的合理性验证提供考核算例。