于　野，郝云清，張健梁，于 淼

（1．中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,天津300222；2.天津恒達(dá)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(jì)算

于野1，郝云清2，張健梁1，于 淼1

（1．中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,天津300222；2.天津恒達(dá)文博科技有限公司公司,天津335392）

［摘 要］文中介紹當(dāng)前邊坡穩(wěn)定計(jì)算中使用的兩款軟件，比較它們?cè)谶吰路€(wěn)定計(jì)算中的異同。通過(guò)對(duì)新疆一建在深覆蓋層基礎(chǔ)上的瀝青混凝土心墻壩的分析驗(yàn)證，證明了結(jié)果的正確性和軟件的實(shí)用性。表明所擬壩坡是合理的。

［關(guān)鍵詞］瀝青混凝土；壩坡；穩(wěn)定計(jì)算

1　研究背景

我國(guó)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(jìn)行水電開(kāi)發(fā)，一方面由于交通不便。要建設(shè)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(duì)豐富，因而多數(shù)考慮建當(dāng)?shù)夭牧蠅巍Ｔ诋?dāng)?shù)夭牧蠅沃?面板壩面臨較大壩體變形、位移及覆蓋層開(kāi)挖量較大等諸多問(wèn)題，而粘土心墻壩或?yàn)r青混凝土心墻壩避免了上述問(wèn)題，所以多傾向于選擇這兩種壩型。

覆蓋層成因類(lèi)型復(fù)雜，結(jié)構(gòu)松散。通常情況下缺乏中間粒徑。有較強(qiáng)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(wèn)題，而這些問(wèn)題直接影響到壩坡的穩(wěn)定，在進(jìn)行大壩邊坡穩(wěn)定分析的過(guò)程中，如果工程技術(shù)人員能夠找到一款簡(jiǎn)便且結(jié)果可靠的軟件進(jìn)行使用，那么無(wú)疑會(huì)大大提高工作效率，為工程的設(shè)計(jì)提供了可靠的論據(jù)。為此，文中選擇兩款具有代表性的計(jì)算邊坡穩(wěn)定的軟件，通過(guò)比較在原理、建模、計(jì)算及結(jié)果等方面的異同，為類(lèi)似的工程設(shè)計(jì)提供些許參考。

2　工程實(shí)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(lèi)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(xì)砂及土等，成分較為復(fù)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(hù)坡，厚度0.6 m，下設(shè)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(hù)坡，厚度0.6 m，下設(shè)0.4 m厚碎石墊層。

2.2計(jì)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(qiáng)度指標(biāo)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1筑壩材料強(qiáng)度指標(biāo)表

2.3計(jì)算模型

由于基巖范圍很大，整個(gè)壩體在沿軸線(xiàn)方向的變形很小，可以忽略不計(jì)，因此進(jìn)行力學(xué)分析時(shí)

可采用平面應(yīng)變模型假設(shè)，即垂直于計(jì)算剖面方向的變形為零。經(jīng)典力學(xué)計(jì)算模型按實(shí)際邊坡?tīng)顟B(tài)計(jì)算，模型兩側(cè)限制水平移動(dòng)，即x方向的位移為零，模型底部限制垂直和水平移動(dòng)，即x和y方向的位移都為零。模型計(jì)算范圍為625 m×160 m（長(zhǎng)×高），網(wǎng)格大小為0.2 m×0.2 m。

2.4計(jì)算結(jié)果

表2計(jì)算結(jié)果

圖1邊坡計(jì)算示意圖

2.5結(jié)果分析

由表2和圖1可見(jiàn)，兩款軟件計(jì)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(jì)算得到的穩(wěn)定系數(shù)比使用簡(jiǎn)化Bishop法計(jì)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(xiàn)平行并相互抵消）；簡(jiǎn)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(jì)算得出的穩(wěn)定系數(shù)偏低，并且在此方法中各土條不滿(mǎn)足應(yīng)力平衡條件（應(yīng)力多邊形不閉合）；簡(jiǎn)化Bishop法各土條基本滿(mǎn)足應(yīng)力平衡條件（應(yīng)力多邊形基本閉合）。

3　結(jié)語(yǔ)

兩款軟件在建模、計(jì)算及后處理方面各有優(yōu)勢(shì)。

GeoStudio作為巖土工程專(zhuān)用軟件，兼顧了行業(yè)通用型和專(zhuān)業(yè)適用性。該軟件對(duì)求解問(wèn)題的定義操作簡(jiǎn)單，能準(zhǔn)確、快速地利用不同方法求解出最小安全系數(shù)和最危險(xiǎn)滑動(dòng)面。

AutoBank由于采用了工程技術(shù)人員普遍使用的AutoCAD為設(shè)計(jì)工具，因而能與AutoCAD同界面直接使用，因此AutoBank更具專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)。

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

［參考文獻(xiàn)］

［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(guó)水利水電出版社，2003.

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［3］中仿科技有限公司.GeoStudio實(shí)例教程［K］.2007.

［4］河海大學(xué)工程力學(xué)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(qián)家歡，殷宗澤.土工原理與計(jì)算［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，1996.

［中圖分類(lèi)號(hào)］TV64

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］B

［文章編號(hào)］1002－0624（2016）05－0001－01

[收稿日期]2016-01-31