基于卸荷理论的某水电站引水系统边坡工程三维有限元分析

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1、水力发电第36卷第4期2010年4月基于卸荷理论的某水电站引水系统边坡工程三维有限元分析王瑞红一，李建林一，陈星(1．三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室，湖北宜昌443002；2．武汉大学水利水电学院，湖北武汉430072)摘要：某水电站引水发电系统电站进水口、尾水渠开挖形成左岸高边坡，其稳定性对电站安全运行影响重大。以有限元计算程序ADINA为平台，建立开挖高边坡的三维模型。基于卸荷岩体力学理论与方法，综合考虑了初始、开挖、卸荷、加固、蓄水、降雨和地震等多种复杂工况，研究边坡施工期和运行期的变形、应力、塑性区大小及分布状况。对边坡稳定性进行评价

2、。并对加固措施提出建议。关键词：卸荷；高边坡；有限元；极限平衡Three-dimensionalFiniteElementAnalysisofSlopeEngineeringBasedontheUnloadingRockMassTheoryWangRuihong·2LiJianlin一．ChenXing(1．KeyLaboratoryofGeologicalHazardsonThreeGoresReservoirAreaofMinistryofEducation，ChinaThreeGorgesUniversity，YichangHubei443002

3、；2．SchoolofWaterResourcesandHydropower，WuhanUniversity，WuhanHubei430072)Abstract：Theintakeandtailracechannelexcavationofahydropowerstationformsahighslopeontheleftbank．Theslopestabilityhasmajorimpactonthesafeoperationofpowerstation．Athree——dimensionalmodelbasedonunloadingrockmass

4、mechanicstheorywasestablishedforthesimulationofslopeexcavationbyusingthefiniteelementalprogramofADINA．Themodelconsideredtheinitialconditions，excavation，unloading，consolidation，waterstorage，rainfallandearthquakes．Thedeformation，stressandthesizeanddistributionofplasticzoneundercon

5、structionandoperatingperiodswereanalyzed，thestabilityofslopewasassessedandthereinforcementmeasureswereproposed．KeyWords：unloading；highslope；finiteelement；limitequilibrium中图分类号：0242．21；TU457文献标识码：A文章编号：0559—9342(2010)04—0034—03脊下游侧。1工程地质概况2有限元计算模型某水电站左岸引水发电系统进水口轴向边坡主要位于一单薄山梁上，进水口

6、边坡区的构造较发育，采用三维有限元模型，模型顺河流方向长1000主要结构面为顺层发育的各种挤压带和层问错动带，m，垂直河流方向长515m，模型底部高程为2000倾向为200。～230。，倾角为50o_70。，破碎带的宽度In。主要考虑了f-、f28、f]。、f3z断层及g-s挤压面，其一般为几厘米到几十厘米不等，切层发育的断层较收稿日期：2009—10一J9少；尾水洞出水口处岸坡高陡，相对高差大于基金项目：国家自然科学基金项目(90610029)；湖北省教育厅自800m，下陡上缓，下部坡度50。～60。，上部坡度40。～然科学研究项目计划(Q20o91

7、301)；三峡大学青年基金项目50。，坡向NW315。，岸坡基岩大面积}Il露，分布i(KJ2009A005)条小冲沟，冲沟呈“V”字形，规模较小，切割深作者简介：王瑞红(198l一)，女，甘肃渭源人，讲师，博士，主度10～40m，左岸尾水洞出水口边坡位于两沟问山要从事边坡岩体开挖卸荷力学特性的研究丁作．圈WaterPowerVo1．36．No．4上帅二上，寸：簦丁上￡IJ1uJ垤0已廿禾／J＼如I，J＼力J一任二=二匝FjPJ'他破碎带、断层等在计算时采用岩体等效参数进行(5)蓄水丁况。分析水库蓄水至正常蓄水位考虑II。2253．00m后边坡的稳定情

8、况运用有限元法进行数值计算，用专业计算软件(6)降雨工况。分析边坡在开挖施工期、正常ADINA