瀝青混凝土心墻壩邊坡穩(wěn)定計算

于　野，郝云清，張健梁，于 淼

（1．中水北方勘測設計研究有限責任公司,天津300222；2.天津恒達文博科技有限公司公司,天津335392）

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瀝青混凝土心墻壩邊坡穩(wěn)定計算

于野1，郝云清2，張健梁1，于 淼1

（1．中水北方勘測設計研究有限責任公司,天津300222；2.天津恒達文博科技有限公司公司,天津335392）

［摘 要］文中介紹當前邊坡穩(wěn)定計算中使用的兩款軟件，比較它們在邊坡穩(wěn)定計算中的異同。通過對新疆一建在深覆蓋層基礎上的瀝青混凝土心墻壩的分析驗證，證明了結(jié)果的正確性和軟件的實用性。表明所擬壩坡是合理的。

［關鍵詞］瀝青混凝土；壩坡；穩(wěn)定計算

1　研究背景

我國新疆地區(qū)水能資源豐富，其中大部分的大壩建在覆蓋層較深的地基上。在這些地區(qū)進行水電開發(fā)，一方面由于交通不便。要建設大規(guī)模的混凝土壩困難重重，另一方面由于山區(qū)土石料相對豐富，因而多數(shù)考慮建當?shù)夭牧蠅巍Ｔ诋數(shù)夭牧蠅沃?面板壩面臨較大壩體變形、位移及覆蓋層開挖量較大等諸多問題，而粘土心墻壩或瀝青混凝土心墻壩避免了上述問題，所以多傾向于選擇這兩種壩型。

覆蓋層成因類型復雜，結(jié)構(gòu)松散。通常情況下缺乏中間粒徑。有較強的透水性，因此河床深厚覆蓋層的利用與處理、壩基滲漏及滲透穩(wěn)定成為工程的重要問題，而這些問題直接影響到壩坡的穩(wěn)定，在進行大壩邊坡穩(wěn)定分析的過程中，如果工程技術人員能夠找到一款簡便且結(jié)果可靠的軟件進行使用，那么無疑會大大提高工作效率，為工程的設計提供了可靠的論據(jù)。為此，文中選擇兩款具有代表性的計算邊坡穩(wěn)定的軟件，通過比較在原理、建模、計算及結(jié)果等方面的異同，為類似的工程設計提供些許參考。

2　工程實例

2.1工程概況

新疆某水利樞紐工程，工程區(qū)覆蓋層較厚，成因類型有沖積、冰積、泥石流、崩塌等多種，物質(zhì)組成以卵礫石為主夾塊、碎石、粉細砂及土等，成分較為復雜。

大壩建基面高程為1 141.40 m，壩頂高程1 201.90 m。最大壩高60.5 m。壩頂寬10 m，初擬上游壩坡1∶2.0，壩坡1 175.0 m高程以上采用干砌石護坡，厚度0.6 m，下設0.4 m厚碎石墊層；下游坡面結(jié)合施工期施工需要，布置“之”字形上壩公路，路寬8.0m，坡度8%，道路間的壩坡為1∶1.6，綜合壩坡為1∶2.2，下游壩坡采用干砌石護坡，厚度0.6 m，下設0.4 m厚碎石墊層。

2.2計算參數(shù)

正常蓄水位上游1 199.0 m，不考慮下游水位。筑壩材料強度指標參數(shù)見表1。

表1筑壩材料強度指標表

2.3計算模型

由于基巖范圍很大，整個壩體在沿軸線方向的變形很小，可以忽略不計，因此進行力學分析時

可采用平面應變模型假設，即垂直于計算剖面方向的變形為零。經(jīng)典力學計算模型按實際邊坡狀態(tài)計算，模型兩側(cè)限制水平移動，即x方向的位移為零，模型底部限制垂直和水平移動，即x和y方向的位移都為零。模型計算范圍為625 m×160 m（長×高），網(wǎng)格大小為0.2 m×0.2 m。

2.4計算結(jié)果

表2計算結(jié)果

圖1邊坡計算示意圖

2.5結(jié)果分析

由表2和圖1可見，兩款軟件計算所得圓弧滑裂面形態(tài)基本一致，但極限平衡的兩種理論存在以下差異。

使用瑞典條分法計算得到的穩(wěn)定系數(shù)比使用簡化Bishop法計算得到的穩(wěn)定系數(shù)小。這是由于瑞典條分法略去了各土條間側(cè)向力的作用（或假定每一土條兩側(cè)的側(cè)向力與土條底部切線平行并相互抵消）；簡化Bishop法考慮了各土條間的水平推力，但忽略了土條側(cè)面的垂直剪力。因此，使用瑞典條分法計算得出的穩(wěn)定系數(shù)偏低，并且在此方法中各土條不滿足應力平衡條件（應力多邊形不閉合）；簡化Bishop法各土條基本滿足應力平衡條件（應力多邊形基本閉合）。

3　結(jié)語

兩款軟件在建模、計算及后處理方面各有優(yōu)勢。

GeoStudio作為巖土工程專用軟件，兼顧了行業(yè)通用型和專業(yè)適用性。該軟件對求解問題的定義操作簡單，能準確、快速地利用不同方法求解出最小安全系數(shù)和最危險滑動面。

AutoBank由于采用了工程技術人員普遍使用的AutoCAD為設計工具，因而能與AutoCAD同界面直接使用，因此AutoBank更具專業(yè)優(yōu)勢。

計算研究證實，兩款軟件在邊坡穩(wěn)定計算中都是適用的，此外。兩種軟件可以相互驗證，提高了結(jié)果的可信度，為工程的設計提供了可靠的支撐。

［參考文獻］

［1］陳祖煜.土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析的原理、方法與程序［M］.北京：中國水利水電出版社，2003.

［2］王成華.土力學原理〔M〕天津:天津大學出版社，2002.

［3］中仿科技有限公司.GeoStudio實例教程［K］.2007.

［4］河海大學工程力學研究所.水工結(jié)構(gòu)有限元分析系統(tǒng)操作指南［K］.2006.

［5］錢家歡，殷宗澤.土工原理與計算［M］.北京：中國水利水電出版社，1996.

［中圖分類號］TV64

［文獻標識碼］B

［文章編號］1002－0624（2016）05－0001－01

[收稿日期]2016-01-31