土石壩邊坡穩(wěn)定分析與計算方法

1、土石壩邊坡穩(wěn)定分析與計算方法1 穩(wěn)定性理論分析土壩的穩(wěn)定性破壞有滑動、液化及塑性流動三種狀態(tài)。1壩坡的滑動是由于壩體的邊坡太陡，壩體填土的抗剪強度太小，致使坍滑面以外的土體滑動力矩超過抗滑力矩，因此發(fā)生坍滑或由于壩基土的抗剪強度缺乏，因此壩體壩基一同發(fā)生滑動。2壩體的液化是發(fā)生在用細砂或均勻的不夠嚴密的砂料作成的壩體中，或由這種砂料形成的壩基中。液化的原因是由于飽和的松砂受振動或剪切而發(fā)生體積收縮，這時砂土孔隙中的水分不能立即排出，部分或全部有效應力即轉(zhuǎn)變?yōu)榭紫秹毫?，砂土的抗剪強度減少或變?yōu)榱悖傲I(yè)就隨著水的流動向四周流散了。3土壩的塑性流動是由于壩體或壩基內(nèi)的剪應力超過了土料實際具有的抗剪

2、強度，變形超過了彈性限值，不能承受荷重，使壩坡或者壩腳地基土被壓出或隆起，因此使壩體的壩基發(fā)生裂縫、沉陷等情況。軟粘性土的壩或壩基，假設(shè)設(shè)計不良，就容易產(chǎn)生這種破壞。進展壩坡穩(wěn)定計算時，應該杜絕以上三種破壞穩(wěn)定的現(xiàn)象，尤其前兩種，必須加以計算以及研究。2 PC1500程序編制根據(jù)及計算方法2.1 編制根據(jù)及使用情況綜述PC1500程序在計算方法方面采用了瑞典條分法和考慮土條程度側(cè)向力的簡化畢肖甫法。從對土料物理力學指標的不同選用又可分為總應力法，有效應力法和簡化有效應力法。程序規(guī)定，計算公式中無孔隙水壓力為總應力法；計入孔隙水壓力為有效應力法；令孔隙水壓力一項為零而將孔隙水壓力包含在土體重量的

3、計算之中，稱為簡化有效力法1。分別考慮了穩(wěn)定滲流期，施工期，水位降落期三種情況。程序按照“水工建筑物抗震設(shè)計標準，“碾壓土石壩設(shè)計標準編制。2.2 計算方法所謂網(wǎng)格法，要計算假設(shè)干滑弧深度，對每一滑弧度計算過程如下：以給定滑弧圓心為中心，以大步長向四周由49個點，逐一計算，找出平安系數(shù)最小的點，以該點為中心，以小步長向四周布49個點，計算后就找出相應該滑弧深度的最小平安系數(shù)?；旌戏ㄊ窍扔镁W(wǎng)格法。將大步長布下的49個點算完后，找出平安系數(shù)最小的點，轉(zhuǎn)入優(yōu)選法計算?；旌戏橙×藘?yōu)選法和網(wǎng)格法的優(yōu)點，即：滑弧位置分布適當，優(yōu)化性強，計算度高；程序具有劃分土條寬度的功能，可繪出斷面圖及危險滑弧位置；程

4、序能輸出原始數(shù)據(jù)、中間成果、滑弧圓心位置座標，滑弧深度及相應的平安系數(shù)。3 程序初始化設(shè)置1建立坐標系：坐標原點O放在壩頂上，一般取在壩軸線與壩頂?shù)慕稽c處，規(guī)定X軸程度指向滑動體滑動方向為正，Y軸鉛直向下為正。2節(jié)點編號：先壩面后壩內(nèi)，壩坡面節(jié)點編號必須沿壩坡面自X坐標值最大一點到最小一點止。所編第一點的Y坐標值即壩高程序由此值選取地震慣性力分布系數(shù)，壩坡面上第一點和最后一點的X坐標值的絕對值必須獲得足夠大，以求保證所有滑弧都能與壩坡線交上，壩內(nèi)節(jié)點號不受先后限制，但所有編號必須連續(xù)，計算壩坡上不允許相鄰節(jié)點相距較大，否那么要增加節(jié)點號。3線條編號：任一區(qū)域均由封閉折線組成即區(qū)域邊界，其中X坐

5、標最小的初始點和X坐標最大的終點將這封閉折線分成上、下兩部分，僅對本區(qū)域上邊界限條編號，顯然，這是連續(xù)的、單值的。從第一區(qū)域起到最后一個區(qū)域，逐一對線條進展編號。鉛直線條不必編號或?qū)⑵浞啪徍缶幪枴?編區(qū)域號：按土質(zhì)指標不同劃分區(qū)域，分區(qū)編號順序為先上后下，先干后濕再水下。區(qū)域初始點為本區(qū)域中X坐標最小的節(jié)點，區(qū)域終點為本區(qū)域中X坐標最大的節(jié)點。區(qū)域初始線為本區(qū)域中線條編號最小的線條。壩內(nèi)的浸潤線應是區(qū)域的邊界限。5孔隙水壓力網(wǎng)格的繪制：結(jié)點成行列布置，各行必須程度，各列可傾向計算壩坡一側(cè)，但要求各列平行，將第1行編號為0中各結(jié)點X坐標，第一列編號為0各結(jié)點的Y坐標，及列線與鉛直線夾角的正切值輸

6、入，并輸入各結(jié)點的孔隙水壓力值，程序即內(nèi)插求出土條底部中心線處的孔隙水壓力值，供有效應力法計算時使用3。4 程序的使用技巧5 壩體浸潤線計算即土壩滲流計算土壩滲流計算結(jié)果是計算壩體穩(wěn)定計算的前提，所以這部分也是至關(guān)重要的。幾個常見的壩體滲流計算類型為：不透水地基上均質(zhì)土壩的滲流分為有程度排水的均質(zhì)土壩、有棱體排水的均質(zhì)土壩、有外表排水或無排水的均質(zhì)土壩；不透水地基斜墻土壩的滲流；不透水地基上心墻土壩的滲流；透水地基上均質(zhì)土壩的滲流分為無限深透水地基上的均質(zhì)土壩，有限深透水地基上的均質(zhì)土壩；透水地基上有鋪蓋的土壩滲流分為鋪蓋斜墻土壩和鋪蓋心墻土壩；透水地基上有截水墻的土壩滲流。截水墻截水槽，混凝土防滲墻，板樁，灌漿帷幕。6 完畢語應用PC1500程序過程中，應注意以下方面的問題：在計算的過程中，下游的出逸點與壩體的滲流系數(shù)有很大的關(guān)系，滲流系數(shù)越大，逸出點越高。在壩體穩(wěn)定計算中，調(diào)試程序的時候，其他數(shù)據(jù)不可以變化的情況下，增加摩擦角，平安系數(shù)會增高，同樣的情況對于粘結(jié)力也是一