基于GeoStudio软件的堤坝安全评价

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1、第3O卷第11期人民黄河Vol_30．No．112008年11月YELL0WRIVERNov．．2o08【防洪·治河】基于GeoStudio软件的堤坝安全评价沈华中，洪卫(长江水利委员会防汛抗旱办公室，湖北武汉430010)摘要：对GeoStudio的特点及边坡稳定分析模块SLOPE进行了介绍，并以某概化堤防为例，分析了水位升降、降水、裂缝等因素对堤防安全的影响规律。结果表明：(~)GeoStudio软件结构合理，建模简单，分析功能强大，适用性强；②水位升降速率、降水、纵向裂缝等对堤防安全的影响

2、较大，因此在汛期要注意加强安全保护，必要时应采取相应的应急措施。关键词：裂缝；渗流；GeoStudio；边坡稳定分析；安全评价；堤坝中图分类号：TU457文献标识码：A文章编号：1000—1379(2008)11—0018-03江河防洪堤常在较长时期降水或高水位浸泡后、水位下降张拉深度由最小化原则确定；③裂缝区的土重成为作用于边坡时产生滑坡，土石坝常因水库水位持续下降而造成上游坝坡滑圆弧滑动面顶部的超载；④裂缝中的水按作用于垂直面上的静坡。影响土坡稳定的渗流主要有两种：①堤坝上下游水位水压力计算

3、；⑤水在土中的渗流按饱和一非饱和渗流问题升降引起的土坡内饱和非稳定渗流；②降水或蒸发引起的坡体考虑。非饱和渗流。堤坝本身存在裂缝时，水位下降产生滑坡的几率2．2计算模型与参数将大大增加，因此有必要合理评价各种工况下堤坝的安全状为了分析方便，选取一概化堤防进行分析，其堤身边坡为况。GeoStudio是专业的岩土工程分析软件，可用于分析复杂1：3，堤身为粉土，堤基为黏土，共划分节点9860个、单元渗流与应力条件下的边坡稳定性。基于此软件，笔者以某概化9500个，计算参数见表1、图1。堤防为例探讨了复

4、杂条件下的堤防安全状况，为堤坝除险加固表1计算参数提供技术支持。1GeoStudio软件简介GeoStudio”是加拿大GeoStudio公司开发的一套功能强注：为土的容重；E为弹性模量；为泊松比；c为黏聚力；妒为内摩擦大、适用于岩土工程和岩土环境模拟计算的软件，在地质构造、角；为由基质吸力确定的内摩擦角。土木工程、采矿工程、岩土工程、地下水分析中得到了广泛应2．3边界条件与初始条件用。GeoStudio软件主要包括8个模块，其突出优点是所有模块(1)应力应变分析的边界条件与初始条件。应力应变分

5、析都可以在同一环境下运行，在一个模块里定义的模型边界条件时，位移边界的定义为：堤基临河、背河边界约束水平方向位和材料特性等可以在其他模块中使用，在别的模块中进行计算移；堤基底部边界约束竖直方向位移。按分步加载(分为1O时不需要再定义模型的边界条件和材料特性。GeoStudio的各级，每级为1m)的方法计算堤防填筑完成后的应力场。安全模块问可以结合运用，分析结果可以相互调用。评价时，将分步加载所产生的位移值充零，取其应力场作为初SLOPE模块是计算岩土边坡安全系数的主流软件产品，可始应力场。以同时

6、用8种方法分析边坡稳定问题，可对滑移面形状改变、(2)渗流分析的边界条件与初始条件。堤防表面及斜坡处孔隙水压力状况、土体性质、不同加载方式等问题进行分析。取流量边界或定水头边界。分析降水时，程序自动判断降水强2堤防安全评价实例度与土体渗透系数的关系。若降水强度小于表面土层渗透系数，则按流量边界处理，大小为降水强度；若降水强度大于表层2．1分析方法土体渗透系数，一部分雨水沿坡面流走，会在坡面形成一层薄堤防安全评价的基本思路是根据渗流分析确定堤防孔隙收稿日期：2008—02_28水压力的分布，同时把

7、渗流分析得到的地下水位作为堤坡稳定基金项目：水利部公益性行业科研专项经费资助项目(200701022)；科技部科分析的地下水位，以考虑水位升降及降水等因素的影响。裂缝研院所社会公益研究专项(2005DIB3J054)；水利部“948”项目(200708)。作者简介：沈华中(1965一)，男，湖北崇阳人，高级工程师(教授级)，博士，主要对边坡稳定性影响的考虑方法为：①假定裂缝区土体不存在从事岩土数值研究工作。抗剪强度；②裂缝区的滑动面为竖直线加圆弧线组成，其垂直E-mail：shenxzO07@1

8、63．COITI第11期沈华中等：基于GeoStudio软件的堤坝安全评价·19-水膜，此时可按定水头边界处理，由于水膜很薄，因此计算中取对背河堤坡安全的影响可以不予考虑。由图2还可以看出，水水头值等于地表高程；模型两侧、地下水位以下为定水头边界位上升速率对背河堤坡安全系数的影响与堤身渗透系数有关。条件，地下水位以上按零流量边界处理；模型底面为不透水边当水位上升较慢时，渗透系数对背河堤坡安全系数的影响相对界。初始条件为地下水位低于堤基表面0．5m，在地下水位以较大；当水位上升速率较大时，影响很小