含软弱夹层的边坡稳定性及加固分析-论文.pdf

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1、2014年第7期东北水利水电规划设计[文章编号]1002-0624(2014)07-0001-03含软弱夹层的边坡稳定性及加固分析谢红建，万力(贵州省水利水电勘测设计研究院。贵州贵阳550002)[摘要】在进行某水利工程坝址野外地质勘察时，发现在坝址右岸边坡中存在3条软弱夹层。这些夹层控制着边坡的稳定性。通过对软弱夹层的调查及时该边坡破坏模式的分析，建立了边坡三雏地质模型，确定了岩体及控制性层面的物理力学参数。运用数值分析方法，模拟边坡实际的开挖和锚固过程，计算边坡在开挖加固过程中边坡体的应力、应变、位移和塑性区分布、稳定性系数等。通过分析计算结果及评价边坡加固效果，为水电站

2、安全运营提供了一定的参考依据。[关键词]岩质边坡；弱面夹层；三维数值模拟；稳定性；加固分析【中图分类号】TV21[文献标识码】A0引言边坡无断裂构造切割，出露地层为中三迭统凉水井组(T2L)中厚至厚层块状灰岩。据布置于右在西部地区，随着建设规模的扩展，在铁路、岸的平硐揭露的泥化夹层空间几何形状分析，夹公路及水利水电工程等基本建设中，均涉及到岩层为层间错动及溶蚀风化作用而形成。软弱泥化质边坡的开挖和支挡。岩质边坡稳定性分析的计夹层顺层间发育，层间泥化夹层连续性较好，向深算方法包括两类：极限平衡法和数值分析。极限平部至弱风化中下部逐渐尖灭，软弱泥化夹层面具衡法主要分析岩质边坡在平

3、面滑动、楔形体滑动、有一定起伏差，主要为夹层I1，J4，I6，分布在坡脚圆弧滑动和倾倒破坏下的稳定性系数。极限平衡位置。其中夹层I1，74为泥夹岩屑型，夹层T6为泥法基于刚体理论，不考虑滑体的变形，并假定一定化夹层。岩体的倾角为240。形状的滑面进行计算，滑面上的应力满足摩尔一库通过采用极限平衡方法计算，拟对边坡采用仑准则。而数值分析方法是通过分析边坡中的应清方减载和锚固相结合的方式。清方锚固的方式力应变特征，并应用强度折减定义其稳定性，对边为：设有多级马道，马道高差为10m，开挖坡度为坡进行应力一应变分析有利于对变形和渐进破坏1：2．5，开挖边坡最高约110m，剖面采用挂网

4、喷混机理的认识，也有利于边坡加固设计。数值分析方凝土护面，并设锚杆加固，在泥化夹层部位设置预法应用较广的有限元法、有限差分法。应力锚索进行加固，预应力锚索轴向拉力设计值1工程概况为160t，间排距为4irl。某水利工程坝址右岸边坡为顺向坡，位于坝由于边坡岩体结构复杂，岸坡卸荷裂隙发育，址下游，坡脚受河流切割，形成临空面；边坡岩体地形地貌变化较大，开挖边坡高，三维效应明显。内卸荷裂隙、层问软弱泥化夹层发育；在坝址右岸同时需要进行预应力锚索加固。且距离大坝等水边坡易形成以泥化夹层为底滑面，卸荷裂隙为后工构筑物较近，易对水工建筑物安全构成威胁。因缘拉裂面及侧滑面的潜在不稳定体。此进

5、行三维条件下的边坡稳定性。以保证工程安规划设计东北水利水电2014年第7期全是非常必要的。中涉及到的所有物理量均与时间无关；4)由于研究区为河谷坡地，认为构造应力已得到释放，岩体应2三维数值分析力以自重应力为主，不考虑构造应力的影响；5)在2．1三维计算模型坝址进行帷幕灌浆后，坝下游边坡的地下水位较采用flac3D软件进行模拟，该程序能较好地低，不考虑地下水影响。模拟地质材料在达到强度极限或屈服极限时发生2．4边界条件的破坏或塑性流动的力学行为，特别适用于分析计算模型除坡面设为自由边界外，模型底部渐进破坏模式。根据开挖卸荷方案和支护及工程设为固定约束边界，模型四周设为单向边界

6、。在初地质条件，坐标系以与河流流向平行且指向下游始条件中，不考虑构造应力(现场沟谷切割，认为为轴，左侧边界坝轴线约9m，右侧边界距离坝构造应力已得到释放)，仅考虑自重应力作用下的轴线约239m。以与河流流向垂直且指向坡顶为初始应力。即在程序中采用位移边界条件，模型的Y轴，铅垂方向为z轴。计算模型沿向边坡宽度为左右(方向)边界、前后(Y方向)边界和底边界均230m，沿Y向边坡走向长度为270m，向边坡底施加速度约束条件，上边界为自由边界。部高程为400m。共有219911个单元，83387个节2．5计算过程点，对于三维模型，软弱层面采用实体建模的模式，计算时，按下述步骤进行：按

7、前述约束条件，比采用接触面更容易收敛，故本次分析采用实体模在只考虑重力作用的情况下，进行本构模型为型，采用上述方法生成的空间模型，见图1。Mol1r—cou1omb模型的弹塑性求解，应变模式采用小应变变形模式，直至系统达到平衡，然后按设计布置锚索。Flac3D中用最大不平衡力和典型内力的比值尺、表示模型的不平衡力的相对大小，该一一值为百分数，在计算过程中总大于零，因模型不会达到绝对稳定的平衡状态，可以根据要求的精度设定尺值，模型默认的R值最小为le一5。图1边坡的夹层分布及锚索的布置3计算结果与分析2．