向家壩地下廠房進(jìn)水口邊坡穩(wěn)定性分析及邊坡加固措施

1、向家壩地下廠房進(jìn)水口邊坡穩(wěn)定性分析及邊坡加固措施    摘 要：運(yùn)用波前法進(jìn)行有限元法求解，對向家壩地下廠房進(jìn)水口邊坡進(jìn)行了三維非線性有限元計算分析，對其穩(wěn)定性進(jìn)行安全評價，并提出相應(yīng)的邊坡加固措施。關(guān)鍵詞：邊坡穩(wěn)定 邊坡開挖 有限元法 邊界條件 邊坡加固一、前言邊坡穩(wěn)定與否在土木工程中是一個非常重要的問題。在開挖的過程中，由于邊坡結(jié)構(gòu)的改變而使其應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，常常會導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。因此預(yù)先做好邊坡的穩(wěn)定性分析，并提出有針對性的工程處理措施，是工程順利進(jìn)行的保證。本文以向家壩地下廠房進(jìn)水口邊坡為例，通過三維非線性有限元計算分析，對進(jìn)水口邊坡的整體穩(wěn)定進(jìn)

2、行安全評價，并提出邊坡加固的工程處理措施。二、邊坡開挖方式和分析方法向家壩地下廠房進(jìn)水口邊坡開挖方式為分層開挖、逐層開挖逐層加固。計算方法為波前法求解的有限元方法。單元編號時先對非開挖單元進(jìn)行編號，然后是后開挖的單元，最后才是最先開挖的單元。這樣就保證了在分析每步開挖后的巖體結(jié)構(gòu)時，剩下單元和結(jié)點(diǎn)的編號仍然是連續(xù)的，且和初始單元和結(jié)點(diǎn)編號一致。三、計算工況及荷載組合本次研究分別對施工期、運(yùn)行期等多種工況進(jìn)行計算。計算工況對應(yīng)的荷載組合如表1所示。計算荷載包括：水荷載(包括地下水和水庫蓄水)、巖體自重、地震荷載、巖錨荷載以及地應(yīng)力作用等，用A1 A6表示。工況及荷載組合如下表1所示：表1 計算工

3、況及荷載組合計 算 工 況荷 載 組 合庫水位（m）工況1 (施工開挖)A2+ A5工況2 （運(yùn)行期考慮地震作用）A1+ A2+ A3+ A5380.0工況3 （正常運(yùn)行）A1+ A2+ A5380.0工況4 （考慮滲流作用）A1+ A2+ A3+ A5+A6380.0工況5 （運(yùn)行采取加固措施）A1 +A2 +A4 +A5380.0A1水荷載；A2結(jié)構(gòu)自重；A3地震荷載； A4巖錨荷載；A5地應(yīng)力作用；A6滲透力作用。四、邊界條件和計算假設(shè)（一）邊界條件：(1) 在X方向的邊界上，采用約束X方向位移；(2) 在Y 方向的邊界上，采用約束Y方向位移； (3) 在Z=60.0平面上，采用約束Z方向位移；（二）計算假定：(1) 在進(jìn)水口邊坡面上低于相應(yīng)水位的節(jié)點(diǎn)滿足第一類邊界條件，即滿足滲流分析中的Dirichlet條件，故取固定水頭，其值為相應(yīng)的水位值； (2) 在Z=60.0平面上，采用隔水層邊界；五、計算成果1工況1計算結(jié)果（1）位移計算成果邊坡坡面上最大回彈位移為9.85mm，位于號機(jī)縱剖面附近。引水隧洞進(jìn)水口底板處出現(xiàn)整個開挖面位移最大位置，其最大值達(dá)到20.08mm。（2）應(yīng)力計算成果進(jìn)水口邊坡坡面部分區(qū)域第一主應(yīng)力出現(xiàn)拉應(yīng)力，在軟弱夾層處出現(xiàn)0.851.08MPa的較大拉應(yīng)力，其它部位拉應(yīng)力很小或無拉應(yīng)力。邊坡