大沙河出海口堤段边坡稳定性评价

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1、第23卷第2期水利水电科技进展2003年4月大沙河出海口堤段边坡稳定性评价缪翠(深圳市东江水源工程管理处，广东深圳518001)摘要：通过有限元计算，用强度储备系数法进行大沙河出海口堤段边坡稳定性评价．通过工程实例得出，边坡稳定的强度储备系数法能比较准确地反映边坡变形、失稳的演变过程，是一种非常实用的方法．关键词：强度储备系数法；边坡稳定性；有限元中图分类号：Tv871；TU432文献标识码：B文章编号：1006—7647(2003)02—0042—02大沙河整治Ⅱ期工程出海口段，全长约1．2km，保证计算精度又不至于过多增加计算量的原则，河设计洪水为200年一遇，设计洪峰流量为792m

2、3／s，堤的计算范围按如下取值：从堤顶向堤内取10m，从设计河底纵坡为1／1000．河道采用梯形复式断面，堤脚向河床中部取10m．图1为计算范围和材料分在施工中河床在靠近堤脚处采取了抛石挤淤，河道区，其中A1为淤泥，A2为抛石体，A3和A4均为含两侧内边坡用厚20cm混凝土预制块砌筑，河堤一泥质砾砂．级边坡为1：1．25，高3．3m，二级边坡为1：2，高表1各地层物理力学指标建议值1．7m，中间平台宽2．5m．河床地层结构以淤泥和砾地层划重-3蓦压量尹砂层为主，根据钻孔资料，自上而下地层分布如下：人工填土l9．5l9．73．5l5．0l5．0人工填土层，含泥质砂层，淤泥质砂层，含砾中粗砂

3、含泥质砾砂20．02o．86、02．025．0层，砾质粉质粘土层．淤泥质砂l9、3l9．73、5l0．02o．0淤泥l6．0l6．11．7l2．03．0深圳市水利规划设计院采用圆弧滑动法进行了含砾中粗砂20．12o．8l0．00．025．0复核分析，计算表明有6个钻孔部位断面的边坡抗砾质粉粘土l9、3l9．57．02o．02．0滑稳定安全系数在施工期和地震期均小于1．0，但大沙河河堤建成至今已有1年多的时间，未出现边＼＼坡失稳现象．为了进一步深入探讨其真实安全稳定L生—A1性，本文采用非线性有限元计算和强度储备系数法对大沙河工程出海口堤段边坡稳定性进行分析．A31大沙河工程出海口堤段边坡

4、稳定性分析图1大沙河出海口堤段断面及材料分区根据本工程的具体情况，结构所承受的主要荷1．2计算成果及分析载是自重和地震惯性力，超载的可能性比较小，因此1．2．1应力应变状况这里采用强度储备系数法进行计算．由于本工程的河堤地基中含有抗剪强度低、压1．1计算模型和地质参数缩性大的淤泥层，内摩擦角仅为3。，因此，整个结构计算断面取自大沙河施工图设计标准横断面．的变形主要是由于淤泥层不能承受上部填土的自重本工程的结构材料主要为岩土材料，其相应的本构荷载而引起的．计算结果表明，由于堤顶处填土从垂模型采用Drucker-Prager模型，河堤基础各地层的物直方向来看是最厚的，相应填土的自重荷载也最大

5、，理力学指标见表1．因此靠近堤身处的淤泥层被挤压的程度亦最大，其根据大沙河整治Ⅱ期工程的初设和技施设计阶变形也就最大．随着淤泥层上部的填土厚度从堤顶段工程地勘报告资料，在本次有限元计算中，本着既向堤脚逐渐减小，淤泥所承受荷载也在逐渐减小，其作者简介：缪翠(1962一)，男，福建宁德人，高级工程师，硕士，主要从事水工结构研究·42·变形也随之减小．从位移云图来看(以32号断面为的影响，根据有限元计算结果利用数理统计的方法例)，对垂直位移来讲，堤顶处位移值最大(由于没有对淤泥层的厚度与强度储备安全系数的关系进行了模拟分层加载，荷载是一次性加上去的，因此Y方数据整理，如图2所示．向的位移在堤的

6、顶部最大)，方向向下，堤脚处最小。舞接近于零，有的断面还表现出有大的方向向上的位剞移；对水平位移来讲，由于堤脚处抛石体夯实作用，嵌阻碍了淤泥向河床方向的移动，因此，河堤平台下部瞧的淤泥体位移最大，而两侧的位移逐渐减小．埂由于填土的挤压作用，河堤断面的应力状态主要表现为压应力．另外淤泥层下部的砾质粉粘土层的强度参数比淤泥层大，导致两者的变形不一致．因图2淤泥层厚度与强度储备安全系数的关系此，这些部位的应力最大．对方向来说，堤脚处下从图2可以看出，河堤中的淤泥层厚度越大，强部地基中的砾质粉粘土层与淤泥层的交界处压应力度储备安全系数越小，河堤的稳定性越差．最大；对Y方向来说，堤身处地基中砾质粉

7、粘土层1．2．3渐进破坏过程和失稳形态与淤泥层的交界处压应力最大．图3和图4清楚地表明了在自重作用下3号断1．2．2塑性区状况及强度储备安全系数面在施工期的渐进破坏过程．可以看出，河堤断面首计算结果表明，与变形和应力状况相对应，在河先在堤顶下部地基中的淤泥层处屈服，然后塑应变堤顶部、下部地基的塑性区范围最大，包括整个淤泥逐渐增加，塑性区范围不断扩大，并且沿着淤泥层向层及其以下的砾质粉粘土层和部分人工填土层，且河床方向发展；同时位于堤