堤防工程中边坡稳定性的分析及其应用

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1、堤防工程中边坡稳定性的分析及其应用衡阳市水利水电规划设计院湖南省衡阳市421008摘要：随着水利建设工程的不断进步，水利以及防洪建设的最高效益化受到极大的关注，而土堤坝凭借其可以就地取材，节省水泥等对地质条件的要求比较低的优点在水利和防洪工程中得到广泛应用，但是近几年来，我国特大洪水、滑坡、管道等灾害险情的加重，使堤坝工程发生边坡失稳甚至崩溃状态，所以木文针对近几年特大洪水引起的堤防工程破坏情况简要地论述了这些理论和方法的只体应用.关键词：边坡;稳定性;堤防工程0前言堤防在我们人类文明建设发展中担负着重要的作用，我国大部分河流都需要依靠堤防工程的建设进行保护，所以各个领域都加

2、大了堤防工程的建设，但是在堤防工程建设施工过程中很容易产生堤防岸失稳破坏的灾害，并且随着人类活动的频繁，使这种问题越来越突出。因此加强对堤防岸坡稳定性的分析是堤防建设中一个非常重要而且迫切的任务。以下就是对于堤防工程中稳定性分析及其应用。1堤坝稳定性破坏的形式根据研究分析，所产生堤坝稳定性破坏的原因主要有滑动、液化以及塑性流动三种。1.1滑动因素通常情况下，导致堤坝滑动的原因主要是两个方面：第一，在堤坝施工过程中如果所设置的坝体边坡斜度较大或填土抗剪强度太小都会形成堤坝的滑动现象，导致滑面以外的土体滑动作用力大于抗滑阻力而发生坍滑;第二，如果坝基土抗剪强度较低,不符合实际要求

3、就会形成坝体坝基同时滑动现象，一般来说，滑动位置通常发生在软弱层，所以当坝基存在软弱层时，控制不当就会很容易出现滑动，导致水位突然下降，这是对堤坝的稳定性产生一定的破坏。1.2液化因素材料的选择不当也会形成稳定性的破坏。当坝体或坝基材料为细砂或松散均匀砂料吋，很容易发生物理变化导致液化，主要是由于饱和砂料之间的振动以及剪切吋体积收缩，导致孔隙水不能及时排出，部分或全部有效应力转换成孔隙重力，导致抗剪强度的减少从而形成砂土的流动，另外地震、爆炸等灾害都有可能导致液化，它的产生具奋不可知性。如图为某地区地震灾害所导致的稳定性破坏。1.3塑性流动塑性流动的产生主要是由于剪应力大于土

4、料抗剪强度或变形大于弹性限值吋，坝坡或坝脚地基土不能承受重力而突出发生裂缝的过程。软粘土坝或坝基比较容易产生这种破坏。2边坡稳定分析方法在进行堤坝工程建设过程中，当边坡的稳定性遭到破坏时，应对边坡的稳定性进行分析过程，其中边坡稳定分析理论主要冇四种分析方法分别是极限平衡理论、塑性极限分析、模糊极值理论和有限单元法.2.1极限平衡理论极限平衡理论的步骤主要是将滑动土体部分进行一定的划分，通过边界分析的方法，对极限状态下土条所受的作用力和力矩的平衡性分析边坡的稳定性。但是根据边界条件是的不同又可以细分为瑞典条分法、简化毕肖普(Bishop)法、简布普遍条分法、斯宾塞法(Spenc

5、er)、摩根斯担(Morgenstern)-普赖斯(Price)法、沙尔玛法(Sar-ma)以及0前国内工业、民用建筑及铁道部门使用的不平衡推力传递法等。这些方法以极限平衡理论为基础，都是通过作用力的平衡条件来分析边坡稳定性，在这一过程中一般都会直接忽视材料应力-应变之间关系，所计算出来的相关系数，也不是结构真实存在的直接作用。为了能够增加分析效果的准确性，对于极限平衡理论的研究有待进一步延伸。对于某项0中采用瑞典条分析法、简化毕肖普(Bishop)法、简布普遍条分法三种方法下的计算结果如下2.2塑性极限分析和模糊极值理论2.1塑性极限分析，塑性极限分析法是在1952年由杜拉

6、克(Drucker)和普拉格(Prager)提出的。塑性极限分方法与极限平很理论分析方法的不同是它考虑了材料应力-应变之间的关系，也是塑性极限方法自身所存在的优点，在这基础上他可以充分利用在一定边界范围内极限状态下自重和外荷载所做的功与滑裂面上阻力所消耗的功相等为条件,并结合塑性极限分析的上、下限定理计算出边坡极限荷载与安全系数。这是利用塑性极限分析方法的特殊性能。2.2.2模糊极值理论对于塑性极限分析法的简述中，可以了解到塑性极限分析是仅限于计算浮动于某一范围的模糊极值解。据孙君实对滑动机构的概念解释,证明了给定滑动机构的耗散功能定理，即滑坡极限分析的极大值定理。在这个定理

7、的基础上进行模糊化实现给定滑裂面安全系数的模糊极大值定理;然后再把极大的概念模糊化为滑体之间作用力的模糊状态条件，依据所设定的模糊状态条件构造模糊函数和模糊约束条件，进行安全系数的模糊解集综合表示和最小模糊解集概念的提出，综合以上顺序建立土坡稳定分析“极大中极小”问题的模糊极值理论，通过这种方法可以使多余未知函数的假设随意性问题得到较好的解决2.3冇限单元法在土体完全塑性吋的应力应变关系的前提下，模糊极值理论与塑性极限分析法才得以实现,这种方法在面临土的实际非线性疲力时是不能发挥其作用的，也没有办法对稳