Page 29 - 2021年第19卷第5期

的计算功能。由于采用了对等架构的并行模式，在并行计算时各个并行分区仅需相邻子区域的交界
面进行信息交换。计算实例显示，该程序具有很高的并行计算效率，最高效率可达 91.7%，同时发现
并行计算效率不仅与并行机的硬件架构有关，还与数值模型的规模有关。随着进程的增加，通信界
面增多，会降低并行计算效率，因此，需要合理选择与计算规模相匹配的并行计算进程数。
作为工程应用实例，本文详细地介绍了山东泰山抽水蓄能电站上库左岸边坡稳定性计算和安全
评价的全过程。该边坡有限元模型由边坡潜在滑动体、断层面、近场地基及人工黏弹性边界构成。
静力计算以阶跃动荷载的形式施加静力荷载，以稳定值为静力计算结果。动力计算在底部人工边界
横向和纵向输入地震波。由有限元计算得到滑块界面在每一时间步长内的应力分布，再将其应力积
分得到作用在块体上的滑动力与抗滑力，按刚体极限平衡法计算滑动面的安全系数时程，以安全系
数最小值，基于现行规范进行边坡稳定性评价。
对泰山抽水蓄能电站上库左岸边坡稳定安全评价得到如下结论：（1）边坡深层静态抗滑安全系数
为 3.19，动态抗滑安全系数最小值为 2.75，边坡满足规范规定的静态和动态抗滑稳定要求；（2）锚索
作用使静态和动态稳定安全系数计算值分别提高了 0.02 和 0.10，局部预应力锚索的加固措施，对边
坡深层抗滑稳定性的贡献不太显著。
不同工程的计算结果可能不同，但本文的稳定性计算过程和评价方法可为类似工程提供参考。
另外，需要指出的是，尽管本文有限元数值计算仅考虑了材料线弹性，但结合极限平衡法和接触算
法，通过选择合适的滑动面，基于现行规范，可以应用于大多数岩石高边坡的稳定性评价。

参 考 文 献：

［ 1 ］ 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院 . 水电水利工程边坡设计规范：DL/T 5353-2006［S］. 北京：中国电
力出版社，2006 .
［ 2 ］ 张伯艳，王璨，李德玉，等 . 地震作用下水利水电工程边坡稳定分析研究进展［J］. 中国水利水电科学研究
院学报，2018，16（3）：168-178 .
［ 3 ］ 刘彪，张伯艳 . 西藏某水电站高边坡地震永久位移分析［J］. 中国水利水电科学研究院学报，2019，17（2）：
125-131 .
［ 4 ］ NEWMARK N M . Effects of Earthquakes on Dams and Embankments［J］ . Geotehnique，1965，15（2）：
139-160 .
［ 5 ］ CUNDALL P A . Formulation of three dimensional distinct element model Part I，A scheme to detect and represent
contact in systemcomposed of many polyhedral blocks［J］. Int . J . Rock Mech . Min . Sci . Geomech . Abstr .，
1988，25（3）：107-116 .
［ 6 ］ 石根华 . 数值流形方法与非连续变形分析［M］. 裴觉民，译 . 北京：清华大学出版社，1997 .
［ 7 ］ 马怀发，陈厚群，徐树峰 . 混凝土高坝系统的地震响应分析研究进展概述［J］. 中国水利水电科学研究院学
报，2012，10（1）：1-8 .
［ 8 ］ 李广凯，刘传东，肖仁军，等 . 多体接触问题面面接触算法研究［J］. 水利学报，2020，51（5）：597-605 .
［ 9 ］ CHEN Houqun，MA Huaifa，et al，Parallel computation of seismic analysis of high arch dam［J］. Earthquake En⁃
gineering and Engineering Vibration，2008，7（1）：1-11 .
［ 10］ GRAMA A，GUPTA A，KARYPIS G，et al . Introduction to Parallel Computing［M］. 北京：机械工业出版社，
2003.
［ 11］ 马怀发，吴建平 . 高混凝土坝非线性动力并行计算及安全评价［M］. 北京：科学出版社，2021 .
［ 12］ 中国水电顾问集团华东勘测设计研究院 . 山东泰安抽水蓄能电站设计图册［R］. 2007 .
［ 13］ 中国水电顾问集团华东勘测设计研究院，中国水利水电建设工程咨询公司 . 山东泰山抽水蓄能电站工程竣
工安全鉴定设计单位自检报告［R］. 2008 .
［ 14］ 马怀发，王立涛，陈厚群 . 粘弹性人工边界的虚位移原理［J］. 工程力学，2013，30（1）：168-174 .
［ 15］ 国家能源局 . 水电工程水工建筑物抗震设计规范：NB 35047-2015［S］. 北京：中国电力出版社，2015 .
［ 16］ 中华人民共和国水利部 . 水工建筑物抗震设计标准：GB 51247-2018［S］. 北京：中国计划出版社，2018 .

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