非饱与渗流和边坡稳定关系探析

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1、非饱与渗流和边坡稳定关系探析　　摘要：边坡的渗流是一个复杂的问题，同时又是边坡破坏的主要影响因素。本文应用Abaqus和强度折减法相结合，基于尾矿坝干滩长度的变化使得渗流场的改变的原理，把尾矿坝非饱和渗流的结果带入到坝坡的强度折减法中去，分析非饱和渗流的作用下对边坡稳定的影响。得到了边坡非饱和渗流与边坡的稳定关系，对于以后的边坡设计能提供有意义的参考价值。关键词：边坡稳定；非饱和渗流；滑坡；尾矿坝Abstract:theseepageofslopeisacomplicatedproblem,isthem

2、aininfluencefactorsofslopefailureatthesametime.AndcombiningstrengthsubtractionofAbaqusisappliedinthisarticle,basedonthechangemakestheseepagefieldoftailingsdamdrybeachlengthchangeprincipleofunsaturatedseepageofthetailingdamresultsintothedamslopestrengthsu

3、btraction,unsaturatedseepageanalysisofslopestabilityundertheactionofimpact.Gettherelationshipbetweentheslopeofunsaturatedseepageflowandslopestability,slopeforlaterdesigncanprovide10significantreferencevalue.Keywords:theslopestability;Theunsaturatedseepag

4、e;Landslides;Tailingsdam.中图分类号：U213.1+3文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)0、引言滑坡是对人类的生命财产带来重大威胁的一种重要的地质灾害，它经常导致河道堵塞、交通中断、城镇被掩埋、工程受阻等灾害发生【1】【2】。滑坡灾害最常见的外因是降雨和地震【1】【2】【3】【4】。土体含水量只要发生改变，则土体的参数就变化。浸润线的变化，土体的参数随着变化，水土相互作用，两者是相关相联的。在众多边坡中尾矿坝边坡渗流较为典型。研究浸润线对尾矿坝边坡的作用，对于

5、尾矿坝坝坡稳定有至关重要作用【5】【6】。尾矿坝干滩长度对浸润线有着直接作用，本文通过干滩长度变化来分析坝体边坡渗流的影响。1、有限元法强度折减法在边坡稳定性的计算方法10边坡计算方法经过70多年的发展，在计算方法上已日臻完善。早期为极限平衡法，极限片法以条分法较为通用，就是计算中假定土体为理想的塑性材料，不考虑土体内部应力—应变的关系【7】。1975年，Zienkiewicz等首次在土工弹塑性有限元数值分析中引入抗剪强度折减系数的概念【8】，由此所确定的强度安全系数与Bishop【9】在极限平衡法中计

6、算得到的安全系数在概念上是一致的。本文采用大型有限元分析软件Abaqus，结合强度折减法对尾矿坝进行坝坡稳定性分析，Abaqus的Drucker–Prager模型采用了线性屈服面模拟计算分析，计算出边坡坡体塑性应变的发展趋势，通过数据分析坡体水平位移、塑性变形等随各个因素的变化，由此来评价边坡的稳定性。2、工程概况及计算结果2.1工程概况某尾矿场地位于某支沟，岩基被风化剥蚀形成沟谷，沟谷长度大于680m，库区长300m。地貌单元划分来看属于低中山区侵蚀小型沟谷。在已建初期土石混合坝高17.5m，坝顶标高

7、为800m，坝顶为106m。坡比上游为1：1.5，下游为1：1.75，土工织物防渗层设在上游面。尾矿堆积形式为上游筑坝法，现在总高度56m，设计的堆积坝比初期坝顶高30m，总库容为145.2×104m3。初期坝址的横断面沟底宽约10m。沟谷两侧的坡度为35°～65°，沟谷对称较好。为确定堆积坝的坝体内部浸润线位置，在15个钻孔对地下水位长期观测管。经过测量该浸润线，如下图2-1。图2-1实测浸润线图图2-2计算网格划分图2.2计算条件101）概况及计算范围计算按着原来坝体参数建模如图2-3。模型的基准点

8、（坐标原点）为初期坝的坝址处，模型向下游左延伸40米，向上游延伸450米，基本符合尾矿坝的堆积范围，垂直向上为Y方向的的正向，水平向右为X的正向。模型坝高为50.6m，上游坡比1：1.5，下游坡比1：1.75。模型如图3-6所示。采用ABAQUS特有的孔压/位移耦合单元，划分为11123个单元和14325个节点。网格的划分如图2-2所示。2）边界条件（1）位移边界如图3-6所示，基岩前端以及坝基的后端都为水平约束，模型底部为垂直约束，在坝基