瀑布溝電站庫區(qū)某邊坡變形及治理數(shù)值模擬

1、瀑布溝電站庫區(qū)某邊坡變形及治理  某邊坡位于瀑布溝電站庫區(qū),總體坡度30°40°，上部平緩，而中下部較陡坡體表面發(fā)育厚度可達的第四紀冰水堆積物，其中中上部表層較為松散下伏基巖為震旦紀組地層.堆積體與基巖之間有一分界面，可成為一個較大的潛在滑動面；同時堆積體內部也形成了一些小的裂隙面，一旦貫通也可成為潛在滑動面.青杠咀大橋的修建,崗子上隧道的開挖,以及庫區(qū)的蓄水(水位將抬升近100m) ,都會改變邊坡巖土體的物理力學性質,也必然影響邊坡的長期穩(wěn)定性.邊坡開挖及支護方案已擬好，如下圖所示（圖1），現(xiàn)采用Geo-slope軟件對其穩(wěn)定

2、性、開挖前后變形機制以及支護效果進行二維有限元數(shù)值模擬分析。巖土層物理力學參數(shù)如下：    該斜坡分成上下兩土層，均為彈塑性材料。上層物理力學參數(shù)為：彈性模量 3X106MPa；內聚力 50KPa;泊松比0.27;內磨擦角 270；容重 21.3Kg/m3 下層物理力學參數(shù)為：彈性模量 2X107MPa；內聚力 3000KPa;泊松比0.21;內磨擦角 500；容重 27.3Kg/m3.以下為具體操作步驟：天然狀態(tài)一 將圖元文件導入到Geostudio軟件中去，再在

3、軟件里的Modify菜單下改寫比例。起始點A坐標為(0,0） 終止點B坐標為（320,214）二 由于斜坡分為上下兩層，有不同的參數(shù)，因此在Keyin菜單下設置不同巖土體的模量，泊松比，內磨擦角和內聚力（如下圖）。三 設置好材料參數(shù)后，再在Keyin菜單下的body load下設置容重（如下圖）。四 準備工作就緒后，再劃分區(qū)域。注意：由于斜坡上下兩層巖性不同，因此在劃分區(qū)域時要選擇相適應的材料，并且要做好區(qū)域不重合，不留縫歇，以免影響計算結果。（如下圖）五區(qū)域劃分結束后，再點擊對模型體進行邊界設置（設置后如上圖邊界效果）。需注意右下角點X軸和Y軸都有邊界限制。六 邊界設置結束后，再按左邊的按紐

4、進行錯誤檢查。如果有錯誤，運行檢查過程中提示錯誤所在單元的編號后，且在最后一行提示錯誤數(shù)目。根據(jù)提示修改剖分單元。七 如無錯誤，再點擊進行計算。點擊控件開始計算，若計算結果收斂，再點Graph查看圖表（如下圖）;若不收斂，需認真檢查剖分是否正確，以及邊界設置的設置是否正確。八點擊左側后，再在上面的菜單欄中點擊按紐可查看各種所需要的結果。選擇最大主應力、最小主應力、最大剪應變以及塑性區(qū)進行分析。并另行保存。最大主應力：最小主應力：從最小主應力圖中，可以看出，斜坡出現(xiàn)應力異常，潛在不穩(wěn)定滑面。塑性區(qū)： 剪應變：從剪應變中可以看出，斜坡表面剪應力集中，存在潛在貫通面，斜坡不穩(wěn)定。從初始應力場中分析可

5、知，斜坡由于存在潛在貫通面以及表面張應力，斜坡不穩(wěn)定，因此要進行開挖支護。斜坡開挖狀態(tài)在菜單欄中選擇（Draw Fill/Excavation Elements）按紐。對斜坡沿著所提供元圖的紅色開挖線進行開挖。斜坡開挖后如下圖，圖中白色單元為開挖部分。點擊KeyIN下的導入開挖前的斜坡天然狀態(tài)時的資料（如下圖）。再按先前步驟進行錯誤檢查及計算。再查看結果(如下圖)。斜坡開挖后，選擇最大主應力、最小主應力、最大剪應變以及塑性區(qū)進行分析。開挖后最大主應力：開挖后最小主應力：從開挖后最小主應力圖可以看出：斜坡表面仍然有表面張應力，斜坡不穩(wěn)定。開挖后斜坡塑性區(qū)： 可以得出：開挖后與開挖前塑性分布區(qū)類似

6、。為使斜坡穩(wěn)定，需在斜坡開挖前緣設置抗滑樁。在斜坡開挖中部需設置抗滑樁，斜坡開挖后緣需設置聯(lián)排錨索。開挖后剪應變：可以看出：斜坡存在潛在貫通面，因此開挖后的斜坡要進行支護。 在斜坡開挖中部需設置抗滑樁，斜坡開挖后緣需設置聯(lián)排錨索。 斜坡處理 先在Draw菜單下選擇Structural Beam Elements對抗滑樁進行參數(shù)設置。 在Structural Bar Elements中對錨索進行參數(shù)設置。在開挖后的斜坡模型中設置抗滑樁和錨索后效果（如下圖）。再在已開挖的斜坡模型中設置抗滑樁和錨索后。再進行計算，計算結果結果（如下圖）斜坡處理后，選擇最大主應力、最小主應力、最大剪應變進行分析。斜坡

7、處理后最大主應力：斜坡處理后最小主應力：斜坡處理后剪應變：以從上三圖可以看出，經過支護后，斜坡表面應力明顯減少，貫通面被阻斷，斜坡變得穩(wěn)定。抗滑樁，錨索和梁的剪力.彎矩分析如下：抗滑樁從坡腳到坡頂分別編號為：抗滑樁1，抗滑樁2，抗滑樁3抗滑樁1彎矩：抗滑樁1剪力：抗滑樁2彎矩：抗滑樁2剪力：抗滑樁3彎矩：抗滑樁3剪力：對于錨索剪力，彎矩的分析。選取錨索設置區(qū)剪應變最大處的錨索進行分析（分析如下）。錨索彎矩：錨索剪力：對于梁剪力，彎矩的分析。選取梁設置區(qū)剪應變最大處的梁進行分析（分析如下）。梁的彎矩：梁的剪力： 斜坡處理前后比較以最大剪應變?yōu)槔M行比較分析，如下：斜坡處理前剪應變：斜坡處理后剪應變：從剪應變圖中可以看出，斜坡表面剪應力集中，存在潛在貫通面