有限元强度折减法在边坡稳定性分析中的应用-路基工程.pdf

路 基 工 程 　　 　　　　　　　　 ·３０· ＳｕｂｇｒａｄｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０１８年第４期 （总第１９９期） ＤＯＩ：１０．１３３７９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３８８２５．２０１８．０４．０６ 有限元强度折减法在边坡稳定性分析中的应用 吴士德， 永峰，刘向艺 （西安科技大学建筑与土木工程学院，西安　７１００５４） 摘　要：运用有限元软件和强度折减法，对某水电站右岸工程区边坡稳定性进行分析。结果表 明：右岸泄洪排沙洞进口边坡总体为横向坡，根据边坡走向倾向与结构面发育特征之间的关系判 断，该工程区边坡发生平面滑动的概率很小；在设计开挖坡比条件下，虽然存在发生楔形滑动的可 能性，但由于随机结构面本身发育稀疏而使组合的分布点位有限，其组合交线倾角过缓或过陡均使 滑出的可能性减小；右岸泄洪排沙洞进口边坡基本呈弹性状态，稳定性好，其稳定性相对薄弱的部 位位于边坡中上部高程８０５０ｍ的马道，破坏深度在１５ｍ以内。 关键词：工程区边坡；稳定性；破坏模式；有限元；强度折减法 中图分类号：ＴＵ４５７ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００３－８８２５（２０１８）０４－００３０－０５ ０　引言 某水电站最大坝高１１１ｍ，坝顶高程８０５ｍ。设计 在工程建设中经常会遇到边坡稳定性［１－６］问题， ３ 正常蓄水位８００ｍ，正常蓄水位相应库容２６８亿ｍ， 如水电站建设、道路路堤、基坑放坡开挖等。如果 工程规模属二等大（２）型。 在前期不能对工程区边坡稳定性进行准确的分析， １２　工程地质和水文地质条件 确定边坡相对薄弱的位置和发生的概率，那么，一 １２１　地层岩性 旦在施工过程中遇到，将会造成严重的工程事故， 水电站及附近的大范围区域内，基岩为长城系 不仅影响项目的工程进度，还会造成人员伤亡和经 碧口群变质凝灰岩夹板岩，岩性比较单一。岩层产 济损失。因此，进行边坡稳定性分析和预测显得格 状２７５°～３００°，ＳＷ４５°～５５°，走向与河流方向基本 外必要。 一致。 通过边坡稳定性分析，可以对工程区边坡有一 １２２　结构面特征 个整体评价，并可以确定出最有可能发生边坡的滑 右岸泄洪排沙洞进口位于坝轴线上游约２００ｍ 塌位置，然后有针对性地对边坡采取加固措施。由 处，洞脸边坡走向２３７°，倾向３２７°。根据右岸泄洪 于有限元软件对边坡稳定性分析的计算精度不断提 排沙洞进口洞脸边坡的优势发育结构面及随机结构 高，不仅可以根据工程区地层岩性、地质构造情况、 面、自然坡面和开挖坡面的产状绘制了赤平投影， 地下水类型等计算出边坡的实际受力特征，还可以 见图１。 对边坡加固措施和效果进行模拟，越来越受到工程 人员的青睐。 本文对某水电站左岸工程区边坡，采用有限元 强度折减法对其稳定性进行分析。 １　工程概况 １１　工程简介 收稿日期：２０１７－１１－２２ 基金项目：国家自然科学基金资助项目 ；国家自然科 学基金青年基金项目 作者简介：吴士德 （１９９２－），男，山东临沂人。硕士，主要从事岩 土工程方面的研究工作。Ｅｍａｉｌ：ｓｄｗｕ１９９２＠１６３ｃｏｍ。 图１　泄洪排沙洞进口各组结构面与开挖坡面、自然坡面赤