一种拱坝坝肩滑动块体侧滑面确定方法技术领域
本发明涉及大坝坝肩边坡技术领域，特别涉及到一种拱坝坝肩滑动块
体侧滑面的确定方法。
背景技术
拱坝坝肩边坡稳定分析作为拱坝设计中的一项基本工作内容，计算的
前提是需要确定准确的计算对象，其中滑动块体侧滑面的确定便是其中重
要一项，传统的做法是将侧滑面假定为平面，从而确定侧滑面的面积、形
状，为后续块体稳定计算做准备，求得侧滑面总面积。
实际上现实中侧滑面往往并不是一个简单的平面，而是一个带有一定
倾角和走向的空间结构面，这就导致利用传统的做法确定的侧滑面的面积
和形状有时候会存在较大的误差。
发明内容
本发明的目的是采用更加精确的方法，确定拱坝坝肩边坡稳定分析计
算中涉及到的三维块体侧滑面的形状位置，使得最终侧滑面的计算面积更
接近工程实际，更大限度的避免工程设计的安全风险。
为此，本发明提供了一种拱坝坝肩滑动块体侧滑面确定方法，包括如
下步骤：
1)收集拱坝坝肩边坡稳定计算所需的基础建模资料，包括拱坝每一层
的地质平切图包含的每层的侧滑面走向、倾角、倾向信息；
2)根据步骤1)中的收集到的每层的侧滑面走向、倾角、倾向信息，
建立侧滑面所在的空间曲面；
3)任选两个能够与空间曲面相交的结构面；
4)利用步骤3)的两个结构面依次对侧滑面所在的空间曲面进行切割
划分形成实际的侧滑面；
5)将步骤4)中形成的实际侧滑面进行概化，形成用于块体计算的实
际侧滑面所在平面，实际侧滑面所在平面与侧滑面相邻的结构面相交截成
的结构面即为所要确定的拱坝坝肩滑动块体侧滑面。
所述的步骤2)中，空间曲面是利用离散光滑插值方法建立的。
所述的步骤5)中，实际侧滑面所在平面是利用差分法将实际侧滑面概
化而得。
所述的步骤3)中的两个结构面为拱坝坝肩滑动块体的上游拉开面和底
滑面。
本发明的有益效果：
本发明采用更加精确的方法，确定拱坝坝肩边坡稳定分析计算中涉及
到的三维块体侧滑面的形状大小，使得最终侧滑面的形状大小更接近工程
实际，更大限度的避免工程设计的安全风险。本发明中侧滑面的拟合过程
采用了最小二乘法，同时采用了离散光滑插值技术且以Civil3D平台进行
了三维可视化开发，计算过程要素实现了可视化、自动化，最大限度的减
少了由于侧滑面高低起伏造成的拟合误差。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1是本发明的总体过程示意图。
图2是空间曲面结构示意图。
图3是上游拉开面结构示意图。
图4是利用上游拉开面切割空间曲面的示意图。
图5是上游拉开面切割切割完成后形成的结构示意图。
图6是底滑面示意图。
图7是利用底滑面切割空间曲面的示意图。
图8是切割完成后形成的实际侧滑面。
附图标记说明：1、空间曲面；2、上游拉开面；3、底滑面；4、实际
的侧滑面；5、实际侧滑面所在平面；6、半成型切割曲面。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供一种拱坝坝肩滑动块体侧滑面确定方法，结合图1所示，
包括如下步骤：
1)收集拱坝坝肩边坡稳定计算所需的基础建模资料，包括拱坝每一层
的地质平切图包含的每层的侧滑面走向、倾角、倾向信息；
2)根据步骤1)中的收集到的每层的侧滑面走向、倾角、倾向信息，
建立侧滑面所在的空间曲面1；
3)任选两个能够与空间曲面1相交的结构面；
4)利用步骤3)的两个结构面依次对侧滑面所在的空间曲面1进行切
割划分形成实际的侧滑面4；
5)将步骤4)中形成的实际侧滑面4进行概化，形成用于块体计算的
概化需要的实际侧滑面所在平面5，实际侧滑面所在平面5与侧滑面相邻的
结构面相交截成的结构面即为所要确定的拱坝坝肩滑动块体侧滑面。
步骤2)中，空间曲面1是利用离散光滑插值方法建立的。
步骤5)中，实际侧滑面所在平面5是利用差分法将实际侧滑面4概化
而得。
此处涉及的离散光滑插值方法和数学上的差分法均为行业内常用的一
种拟合方法，在此不作特别说明，仅以已知技术进行应用。
本发明的这种方法，用准确的部分侧滑面拟合形成一个平面表示的侧
滑面，相比于传统的假定分析，更加地精确，对于后续的侧滑面的面积和
形状的计算将有更大的益处，最大限度的减少了由于侧滑面高低起伏造成
的拟合误差。
实施例2：
本实施例对实施例1的侧滑面确定方法进一步具体说明，本实施例中，
将该方法应用到Civil3D上，计算过程要素实现了可视化、自动化，包括
如下步骤：
1)收集拱坝坝肩边坡稳定计算所需的基础建模资料，包括拱坝每一层
的地质平切图包含的每层的侧滑面走向、倾角、倾向信息；
2)如图2所示，根据步骤1)中的收集到的每层的侧滑面走向、倾角、
倾向信息，利用离散光滑插值方法建立侧滑面所在的空间曲面1；
3)选择如图3所示的上游拉开面2和如图6所示的底滑面3作为切割
空间曲面1的两个结构面；
4)结合图4和图7所示，先利用如图3所示的上游拉开面2对侧滑面
所在的空间曲面1进行切割，如图4所示，切割完成后变成如图5所示的
半成型切割曲6；再用如图6所示的底滑面3对该半成型切割曲面6进行切
割，如图7所示，最终形成如图8所示的实际的侧滑面4；
5)将步骤4)中形成的实际侧滑面4利用差分法进行概化，形成用于
块体计算的实际侧滑面所在平面5，如图1所示，实际侧滑面所在平面5与
侧滑面相邻的结构面相交截成的结构面即为所要确定的拱坝坝肩滑动块体
侧滑面。
本实施例的这种方法，应用在Civil3D上，使得计算过程要素实现了
可视化、自动化，直观清晰地看到整体形成过程，最终用测绘的方式即可
进行下一步的面积和形状的确定。
需要提及的是，本发明的这种确定侧滑面的方法，其实还应该有其他
的方式，除了上述步骤中的方法外，还有其他的确定面的方法，比如同样
可利用空间中的三个点确定一个侧滑面，在已知的基础建模资料中，任意
找三个不在一条线上的点的坐标，即可以确定一个平面为侧滑面所在平面；
也可利用剪出口点外加侧滑面倾向倾角结合确定一个侧滑面所在平面，最
后拱坝坝肩滑动块体轮廓决定了正确的侧滑面。
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。