壩體穩(wěn)定計算

1、初期壩的穩(wěn)定計算考慮到初期壩的筑壩材料為堆石，計規(guī)范的規(guī)定，采用折線法計算初期壩壩坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。由于初期壩的透水性強、浸潤線的位置較低，且下游壩坡對壩體的穩(wěn)定性起關(guān)鍵作用，故不計算壩體上游坡的穩(wěn)定情況。1)計算工況按照相關(guān)設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，計算工況應包括正常工況、洪水工況和特殊工況三種。小河金礦尾礦庫工程所在區(qū)域的地震設(shè)防烈度為 6 度，根據(jù)抗震設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，可以不計算地震工況。因初期壩的透水性很強，穩(wěn)定計算中可以不考慮浸潤線對下游壩坡的影響，因此設(shè)計只計算正常工況下的壩坡穩(wěn)定性。2)計算參數(shù)參考其他工程的經(jīng)驗和業(yè)主提供的數(shù)據(jù)，初期壩的計算參數(shù)選取工程中最常用的總應力法計算參數(shù)，如表 5-

2、1 所示。表 5-1 壩體穩(wěn)定計算參數(shù)表穩(wěn)定計算的參數(shù)部位粘聚力C(kPa)內(nèi)摩擦角。(度)天然重度3kN/m飽和重度3kN/m初期堆石壩038.02120基巖039.022233)穩(wěn)定計算：初期堆石壩材料的粘聚力為零，按照碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，采用折線法進行初期壩壩坡的穩(wěn)定計算，計算公式如下：2=EnGtgicosiKEaGisinicosi為無粘性土材料，按照碾壓式土石壩設(shè)式中：En 一抗滑力在水平方向投影的總合;Ea 一滑動力在水平方向投影的總和；-各滑塊的摩擦角;Gi各滑塊的重量;-各滑塊滑動面的傾角計算項目：小河初期堆石壩穩(wěn)定計算簡圖控制參數(shù)：采用規(guī)范：碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范(S

3、L274-2001)計算工期：穩(wěn)定滲流期計算目標：安全系數(shù)計算滑裂面形狀：折線形滑面不考慮地震坡面信息坡面線段數(shù)5坡面線號水平投影(m)豎直投影(m)超載數(shù)134.00017.000022.0000.0000330.00015.000044.0000.0000552.000-26.0000土層信息坡面節(jié)點數(shù)6編號X(m)Y(m)00.0000.000- 134.00017.000- 236.00017.000- 366.00032.000- 470.00032.000- 5122.0006.000附加節(jié)點數(shù)6編號X(m)Y(m)1-10.0000.0002-10.000-3.0003130.0

4、008.0004130.000-6.000564.000-1.250664.000-0.750不同土性區(qū)域數(shù)2(0,-5,-4,-3,-2,-1,)222.00023.0000.00038.0000.00038.000-(0,1,2,4,3,-5,)計算條件穩(wěn)定計算目標：自動搜索最危險滑面穩(wěn)定分析方法：簡化Janbu法土條寬度(m):1.000非線性方程求解容許誤差：0.00001方程求解允許的最大迭代次數(shù)：50搜索有效滑面數(shù):100起始段夾角上限(度):5起始段夾角下限(度):45段長最小值(m):10.667段長最大值(m):21.333出口點起始x坐標(m):-32.000出口點結(jié)束x坐

5、標(m):66.000入口點起始x坐標(m):0.000入口點結(jié)束x坐標(m):122.000計算結(jié)果滑動安全系數(shù)=1.563最危險滑裂面線段標號起始坐標(m,m)終止坐標(m,m)區(qū)號重度飽和重度粘聚力內(nèi)摩擦角強度增十字板羲？強度增長系全孔壓節(jié)點編號(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)長系數(shù)下值(kPa)數(shù)水下值系數(shù)121.00022.0000.00038.0000.00034.000-水下粘聚水下內(nèi)摩十字板？力(kPa)擦角(度)(kPa)1(36.036,17.018)(53.827,25.751)2(53.827,25.751)(66.001,32.000)經(jīng)過試算，正常工況下

6、初期壩壩坡的最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為范規(guī)定的最小安全系數(shù)值1.15.1.563,大于規(guī)尾礦庫壩體滲流穩(wěn)定性分析各土層參數(shù)確定依據(jù)工勘提供的各土層參數(shù)，并結(jié)合選廠尾砂性能參數(shù)，本次新建尾礦庫滲流穩(wěn)定性分析選取參數(shù)如下：各土層參數(shù)土層名稱YkN/m3CkPa。0滲透系數(shù)。(cm/s)經(jīng)驗值初期堆石壩210350.1基巖220381.0X10-7尾中砂14.57.8418-31.5X10尾細砂157.84161.3X10-3尾粉砂169.8163.75X10-4尾礦壩滲流分析(1)正常運行浸潤線計算結(jié)果采用AutoBANK綜合以上工況進行二維有限元模擬， 壩體終高(+712n)正常水位按709m考慮。

7、正常工況計算結(jié)果圖*滲流計算結(jié)果摘要*模型加載步=1單元數(shù)=382節(jié)點數(shù)=843最高水位=709單寬滲流量=9.35E-07最大出逸水力梯度=2.77E-01(2)洪水運行浸潤線計算結(jié)果本次計算按照尾礦庫終期最大壩高時相應等別最小干灘長度50m時水位，作為洪水運行工況。洪水工況浸潤線洪水工況計算結(jié)果圖*滲流計算結(jié)果摘要*模型加載步=1單元數(shù)=377節(jié)點數(shù)=830最高水位=711單寬滲流量=2.24E-05最大出逸水力梯度=2.24E-05經(jīng)計算， 壩體正常工況下及洪水工況下浸潤線總體較低，浸潤溢出點在初期壩內(nèi)坡堆石反濾體內(nèi)，說明滲透是相對安全的。由于初期壩內(nèi)側(cè)堆石反濾體及壩體加固的堆石體滲透系

8、數(shù)較大，滲透能力強，該處水力坡降較大，但反濾體為堆石體，滲透力小于堆石自重，因而發(fā)生滲透破壞的可能性較小。穩(wěn)定性分析壩體穩(wěn)定性分析采用瑞典圓弧法計算，求出安全系數(shù)最小值，并滿足設(shè)計規(guī)范相應規(guī)定。本區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度值為0.05g規(guī)范規(guī)定壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù) K 值壩等別正常運行洪水運行特殊運行三1.201.101.05四、五1.151.051.00滑弧法計算壩坡穩(wěn)定，主要是滑弧位置的確定和計算公式的選擇，由于地基、尾礦壩、尾礦性質(zhì)和其它外力條件不同，滑弧的位置有以下幾種情況：(1)地基條件較好，一般容易在坡腳處發(fā)生滑動。(2)地基較弱時可能連同一部分地基一起滑動。(3

9、)若尾礦壩強度較高，也可能在尾礦壩壩頂以上發(fā)生滑動。(4)在特殊的情況下， 最不利的滑弧位置也可能發(fā)生在尾礦未達到最終堆積標高以前的某個斷面上。滲流穩(wěn)定分析采用有限元數(shù)值方法，計算軟件采用河海大學工程力學研究所、南京水準科技有限公司Autobank6.0(HH-SLOPE計算軟件計算， 分別進行正常和洪水位運行工況下的分析計算。根據(jù)按照現(xiàn)行尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程AQ2005-2006選礦廠尾礦設(shè)施設(shè)計規(guī)范ZBJ1-90確定尾礦庫壩體抗滑穩(wěn)定性計算荷載組合如下表：尾礦庫壩體抗滑穩(wěn)定性計算荷載組合根據(jù)瑞典圓弧法進行壩坡穩(wěn)定分析，尾礦壩穩(wěn)定安全系數(shù)公式:Kc=EViCosaitg?+cl/(EVSin%

10、i+Mc/R)式中W各土條重量；ai過各土條中線的滑弧半徑與過滑弧圓心的法線間的夾角，度；R-一滑弧長度；c、?總應力抗剪強度指標；l滑弧長度，Mc-作用在滑弧中心的地震力矩，Mc=EaKNE作用在滑動土體重心的水平地震慣性力，；a地震力至滑動中心的力臂，m正常工況：分條數(shù)量：30滑面形式：圓弧，滑動方向：左計算方法：有效應力法，瑞典法安全系數(shù):1.526抗滑力=4832.4309KN,滑動力=3167.6873KN正常工況浸潤線正常工況穩(wěn)定計算滑弧圖 k=1.526洪水工況：分條數(shù)量：30滑面形式：圓弧，滑動方向：左計算方法：有效應力法，瑞典法安全系數(shù)：1.125抗滑力=7908.2694K

11、N,滑動力=7027.6653KN特殊工況：工分條數(shù)量：30滑面形式：圓弧，滑動方向：左地震加速度：0.050g計算方法：有效應力法，瑞典法安全系數(shù)：1.028抗滑力=7932.5871KN,滑動力=7720.0933KN特殊工況穩(wěn)定計算滑弧圖 k=1.028設(shè)計對尾礦壩代表性斷面進行模擬概化，同時根據(jù)滲流計算和模擬壩體浸潤線分布，分別計算處不同工況下的最小穩(wěn)定安全系數(shù)如下穩(wěn)定計算成果分析表工況計算值規(guī)范值正常運行1.5261.15洪水運行1.1251.10特殊工況1.0281.00經(jīng)計算尾礦壩最小安全系數(shù)均大于規(guī)范要求的最小安全系數(shù)。尾礦壩的安全穩(wěn)定為企業(yè)生產(chǎn)、渡汛、堆存尾礦及回水等奠定了堅實地基礎(chǔ)。3.9,3.3攔洪壩構(gòu)造攔洪壩采用漿砌石砌筑，壩頂寬度為2.0m,高12m壩頂高程722.0m。隧洞進口底緣高程為713m攔洪壩上游壩面鉛直、下游面坡比為1:0.85。對攔洪壩的上游表面按照防滲的要求采取勾縫處理，砌筑材料：M7.5水泥砂漿、MU30石，M10水泥砂漿勾縫，勾縫不大于3cni攔洪壩抗滑穩(wěn)定性驗算