板溪崩塌体滑坡稳定性分析

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1、武汉大学水利水电学院水工结构计算仿真研究中心高坝岩基与岩石边坡研究所三板溪水电站进水口崩塌堆积体滑坡稳定性分析及加固优化研究目录前言边坡稳定性分析及加固方案探讨边坡变形与稳定的二维有限元分析初步加固方案的三维有限元分析与评价优化加固方案的三维有限元分析与评价结论一、前言工程概况三板溪崩塌堆积体分布于电站进水口右侧Ⅳ号冲沟上游大支沟内。支沟上游边坡为一顺层坡面，下游边坡上部为一连续的NW向陡崖。崩塌堆积体分布高程为375.0～657.0m，平均厚度15.20m，约44万m3。堆积体自然地形坡度32°～38°。崩塌堆积体与上游基岩接触面为一层间错动面。

2、下伏基岩为强风化条带状凝质粉砂岩，接触带为灰黄至黄色角砾夹黄色可塑至软塑状粘土，厚0.5m，底部为粘土夹少量砂粒，砂粒呈次圆状。接触面光滑、未见有明显擦痕。研究意义由于该堆积体处于水库大坝右坝肩上游电站进水口附近，为了确保水电站进水口施工和运行期的安全，该崩塌堆积体的稳定问题尤为突出。因此，本课题将根据崩塌堆积体的工程地质特点以及施工期、运行期的关键技术问题展开研究，重点研究其稳定性，并为设计院推荐加固优化措施，研究成果对三板溪水电站进水口崩塌堆积体治理的设计、施工具有较重要的现实意义和经济意义。研究内容总结和分析崩塌堆积体滑坡的形成机制，研究边坡

3、在自然和工程条件（如施工开挖切坡、卸荷、震动及水库运行）下的变形破坏机制，正确模拟其变形破坏过程。考虑崩塌堆积体滑坡的施工和运行过程进行分析，内容有：根据地质条件对崩塌堆积体滑坡进行分区；考虑施工和运行过程中地下水位和水库水位的变化；采用推力系数法、Sarma法对堆积体材料参数进行敏感性分析，对天然状态、施工期和运行期等工况下边坡的稳定进行分析，探讨并提出了初步的加固方案；采用二维和三维有限单元法对采用初步加固方案的施工过程仿真分析，分析边坡的应力应变、屈服情况和边坡的稳定性，推求变形和安全系数，并对不同的地质参数进行敏感性分析；根据初步加固方案的

4、仿真分析结果并结合实际工程特点和施工条件推荐较优的加固方案，并对优化加固方案进行三维有限元分析，分析边坡的应力应变、屈服情况和稳定性，评价推荐方案的合理性和可行性。二、边坡的稳定性分析及加固方案探讨计算原理(略）边坡整体稳定性的分析边坡的防治措施建议边坡的稳定性复核加固后边坡的局部稳定性分析小结岩土名称天然容重饱和容重天然状态饱水状态kN/m3KN/m3c（kPa）Φ（°）c（kPa）Φ（°）块石堆积体19.0021.00033.00028.90上游接触面粘土2018.0017.0015.44下游接触面碎石夹土1024.508.5021.17主滑面

5、力学反演参数第1组3527.0229.7523.44第2组2029.6817.0025.85第3组030.000.0026.14第4组032.600.0028.53计算参数边坡整体稳定性的分析计算工况及安全系数取值计算工况根据设计要求，计算工况包括：天然复核；开挖完建未蓄水；正常蓄水位；正常蓄水位+地震组合(设防裂度按7度考虑)，根据《水工建筑物荷载设计规范》，水平地震影响系数;水位骤降。安全系数取值稳定安全系数是判断边坡是否稳定及决定边坡处理投资大小的一项重要指标，直接关系着工程的安全性、计算工况天然复核开挖完建未蓄水正常蓄水位正常蓄水位+地震组

6、合水位骤降安全系数1.051.051.151.051.05表2-4三板溪水电站进水口滑坡各工况下的安全系数取值经济性与合理性。由于目前边坡治理工程设计尚无统一的规程、规范可循，因此，边坡稳定分析及防治工程设计必须根据特定边坡的具体情况，分析影响边坡稳定的各种因素，论证确定边坡防治工程的设计安全系数。本课题研究根据该边坡的具体情况，按以下两种设计标准来考虑：常规设计准则（参考同类规范）；相对设计准则（根据边坡现状及同类工程，如表2-3(Pg11)）。综上考虑并参考几次讨论会议结果，各工况安全系数取值如下：天然复核和开挖完建未蓄水1.05；正常蓄水运行

7、1.15；正常蓄水+地震及水位骤降1.05。（如表2-4）整体稳定性分析的剖面为了充分考察边坡的稳定性，共计考虑了1个主滑面，4个辅滑面，如图2-1～图2-7所示。边坡稳定性分析成果天然状况下边坡的稳定性水平地震影响系数滑面抗剪强度指标稳定安全系数（°）（kPa）Sarma法RTM法改进的RTM法0.00027.02（0.51）35.001.10431.22921.1316*29.68（0.57）*20.001.11271.23511.137430.00（0.58）0.001.01000.99730.9951*32.60（0.61）*0.001.0

8、9851.10471.09680.02527.02（0.51）35.001.05401.16931.0808*29.68（