库水位骤降情况下土石坝坝坡稳定分析.pdf

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1、第36卷第2期人民黄河Vo1．36．No．22014年2月YELL0WRIVERFeb．．2014【水利水电工程】库水位骤降情况下土石坝坝坡稳定分析时铁城，阮建飞，张晓(中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津300222)摘要：库水位骤降时，土石坝坝体内浸润线高于库水位，较高的孔隙水压力和渗透力会导致上游坝坡失稳。英布鲁水电站土石坝设计过程中，采用饱和与非饱和渗流模型的有限元法分析得到库水位骤降条件下土石坝的非稳定渗流场，采用极限刚体平衡法计算得出上游坝坡的安全系数。结果表明：英布鲁水电站土石坝在水库敞泄时，上游坝坡的安全系数不满足规范要求；库水位按设

2、计推荐的库水位降落速度控制，上游坝坡的稳定安全系数满足规范要求。关键词：土石坝；坝坡稳定；水位骤降；非稳定渗流；有限元；孔隙水压力中图分类号：TV223．3文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2014．02．029SlopeStabilityAnalysisofEarthDamDuringRapidDrawdownofReservoirWaterLevelSHITie—cheng，RUANJian—fei，ZHANGXiao(ChinaWaterResourcesBeifangInvestigation，Design

3、andResearchCo．Ltd，Tianjin300222，China)Abstract：Thephreatielineintheearthdanabodywillbehigherthanreservoirwaterlevelinsuddendrawdown，andthehighpore—waterpressureandseepageforcewillcauseslidingofupstreamdamslope．IntheearthdamdesignofImboulouHydropowerProject，theunsteadyseepagefiel

4、dofearthdamundertheconditionofsuddendrawdownofreservoirwaterlevelwasobtainedwithfiniteelementmethodforsaturatedandunsaturatedseepagemodel，andthesafetyfactorofupstreamdamslopewascalculatedwithrigidlimitequilibriummethod．Itisshownthatthesafetyfactorofupstreamdamslopedoesnotmeetthe

5、requirementsinfull—opendischargeofspillway，whileifthereservoirwaterleveliscontrolledwiththedesignrecommendeddrawdownspeed，stabilityoftheupstreamdamslopewillmeettherequirementsofspecifications．Keywords：earthdam；slopestability；suddendrawdownofwaterlevel；unsteadyseepage；finiteeleme

6、nt；pore—waterpressure坝坡稳定是土石坝设计的重要内容。当库水位骤降时，坝和问题。将土石坝和地基假定为各向同性多孔介质，则渗流控体内浸润线高于坡外库水位，较高的孔隙水压力和渗透力会使制方程为上游坝坡具有下滑趋势，甚至酿成滑坡事故。因此，库水位保()+(，)+Q=(1)持怎样的降落速度才能保证坝体稳定是实际工程中需要研究式中：日为总水头；、k分别为水平和垂直方向的渗透系数；Q的重要问题。为边界上水的流量；0为体积含水率；为时间。刚果(布)英布鲁水电站土石坝设计过程中，笔者采用加拿该方程描述了渗流区单元内某时段流入和流出的总流量大岩土工程

7、分析软件Geo．Slope对库水位骤降条件下上游坝坡等于体积含水率的变化量。体积含水率@与孔隙水压力的的稳定性进行分析，其中：库水位降落过程中土石坝的非稳定关系为aO=m3u，其中m为比水容量。渗流场中H=渗流场采用SEEPW模块分析计算，计算方法为饱和与非饱和渗流模型的有限元法；坝坡的稳定分析采用SLOPEW模块分析+)，，该式可变化为=(H—Y)，其中Y为高程，y为水y计算，计算方法为极限刚体平衡法。容重。将u=(H—Y)代人dD=m3u得，a=md(H—Y)(2)1饱和与非饱和渗流模型把式(2)代人式(1)得，在土石坝筑坝实践中，部分潜在滑动面处

8、于库水位以上，()+专(等)+Q=mcs库水位及浸润线以上滑体处于非饱和状态，浸润线以下滑体处