一种拱坝坝肩块体安全性评价方法及设备

1.一种拱坝坝肩块体安全性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)，计算拱坝坝肩块体所受外荷载，所述拱坝坝肩块体所受外荷载包括所述拱坝坝肩块体所受拱端推力、所述拱坝坝肩块体的重力和所述拱坝坝肩块体扬压力；步骤2)，计算所述拱坝坝肩块体的底滑面面积、侧滑面面积、脱离面面积和底滑面、侧滑面、脱离面每个面上任意三点的坐标，通过每个面上任意三点的坐标获得所述各滑面的法线方向；将侧滑面法线方向与底滑面法线方向进行叉乘，获得侧滑面与底滑面交棱线的方向，即为拱坝坝肩块体滑动方向；步骤3)，构建拱坝坝肩块体滑动计算空间力系，在所述拱坝坝肩块体滑动计算空间力系中对所述拱坝坝肩块体所受外荷载进行分解，得到所述拱坝坝肩块体所受外荷载在所述拱坝坝肩块体滑动计算空间力系中三个方向上的分力；所述拱坝坝肩块体滑动计算空间力系由所述侧滑面与底滑面交棱线方向、所述底滑面法线方向与所述侧滑面法线方向构成；步骤4)，计算拱坝坝肩块体滑动力，所述拱坝坝肩块体滑动力为所述拱坝坝肩块体所受拱端推力、所述拱坝坝肩块体的重力在所述侧滑面与底滑面交棱线方向上的分力之和，计算拱坝坝肩块体抗滑力，所述拱坝坝肩块体抗滑力为所述侧滑面上的摩擦阻力、所述底滑面上的摩擦阻力、所述侧滑面上黏聚阻力与所述底滑面上的黏聚阻力之和；步骤5)，根据所述拱坝坝肩块体抗滑力与所述拱坝坝肩块体滑动力，计算拱坝坝肩块体安全系数，评价拱坝坝肩块体安全状态。 2.根据权利要求1所述的拱坝坝肩块体安全性评价方法，其特征在于，步骤1)计算所述拱坝坝肩块体所受外荷载的具体步骤包括：对拱坝和地基进行建模，计算拱坝坝肩有限元应力，计算所述拱坝坝肩块体与所述拱坝坝肩的接触面积，所述拱坝坝肩块体所受拱端推力即为在所述接触面积上对所述拱坝坝肩有限元应力进行积分得到的合力；计算所述拱坝坝肩块体体积，利用所述拱坝坝肩块体体积计算得到所述拱坝坝肩块体重力；所述拱坝坝肩块体扬压力为所述拱坝坝肩块体所受浮托力和渗透压力的和。 3.根据权利要求1所述的拱坝坝肩块体安全性评价方法，其特征在于，步骤2)中，所述拱坝坝肩块体的底滑面、侧滑面、脱离面为所述拱坝坝肩地质结构的各薄弱面。 4.根据权利要求1所述的拱坝坝肩块体安全性评价方法，其特征在于，步骤2)中，获得各滑面的法线方向的具体步骤包括：通过所述底滑面上任意三点的坐标求得所述底滑面上的两个共面向量，对所述底滑面的两个共面向量进行叉乘获得底滑面法向量，法向量方向指向所述拱坝坝肩块体的外部，得到底滑面的法线方向，通过所述侧滑面上任意三点的坐标求得所述侧滑面上的两个共面向量，对所述侧滑面的两个共面向量进行叉乘获得侧滑面法向量，法向量方向指向所述拱坝坝肩块体的外部，得到侧滑面的法线方向，通过所述脱离面上任意三点的坐标求得所述脱离面上的两个共面向量，对所述脱离面的两个共面向量进行叉乘获得脱离面法向量，法向量方向指向所述拱坝坝肩块体的外部，得到脱离面的法线方向。 5.根据权利要求1所述的拱坝坝肩块体安全性评价方法，其特征在于，步骤3)中，在所述拱坝坝肩块体滑动计算空间力系中，对所述拱坝坝肩块体所受外荷载进行分解的具体步骤包括：将所述拱坝坝肩块体所受外荷载移至所述侧滑面与底滑面交棱线的中点，计算以下公式：得到所述拱坝坝肩块体所受外荷载在所述拱坝坝肩块体滑动计算空间力系三个方向上的分力F 1 、F 2 、F 3 ；其中，F 1 为所述拱坝坝肩块体所受外荷载在所述拱坝坝肩块体滑动计算空间力系侧滑面法线方向上的分力，F 2 为所述拱坝坝肩块体所受外荷载在所述拱坝坝肩块体滑动计算空间力系底滑面法线方向的分力，F 3 为所述拱坝坝肩块体所受外荷载在所述拱坝坝肩块体滑动计算空间力系交棱线法线方向上的分力；(x F ,y F ,z F )为所述拱坝坝肩块体所受外荷载在世界坐标系下的向量， 为所述拱坝坝肩块体滑动计算空间力系侧滑面法线方向的单位向量， 为所述拱坝坝肩块体滑动计算空间力系底滑面法线方向的单位向量，(x 0 ,y 0 ,z 0 )为所述拱坝坝肩块体滑动计算空间力系交棱线法线方向的单位向量。 6.根据权利要求1所述的拱坝坝肩块体安全性评价方法，其特征在于，步骤4)中，所述拱坝坝肩块体抗滑力的计算公式为：F＝f 1 N 1 +c 1 A 1 +f 2 N 2 +c 2 A 2其中，F为所述拱坝坝肩块体抗滑力，f 1 为侧滑面的抗剪断摩擦系数，f 2 为底滑面的抗剪断摩擦系数，N 1 为侧滑面的法向力，即所述拱坝坝肩块体所受外荷载在所述侧滑面法线方向上的分力，N 2 为底滑面的法向力，即所述拱坝坝肩块体所受外荷载在所述底滑面法线方向上的分力，c 1 为侧滑面的抗剪断黏聚力，c 2 为底滑面的抗剪断黏聚力，A 1 为所述拱坝坝肩块体的侧滑面面积，A 2 为所述拱坝坝肩块体的底滑面面积；则f 1 N 1 为所述侧滑面上的摩擦阻力，f 2 N 2 为所述底滑面上的摩擦阻力，c 1 A 1 为所述侧滑面上黏聚阻力，c 2 A 2 为所述底滑面上的黏聚阻力。 7.一种拱坝坝肩块体安全性评价设备，其特征在于，所述设备包括存储器、一个或多个处理器；所述存储器上存储有一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现权利要求1～6任一项所述方法的步骤。