重力擋墻抗滑抗傾穩定性分析畢業論文-預覽頁

　

【正文】 踐中可以根據邊坡的變形破壞機制和模式評價和預測邊坡的變形發展趨勢和可能的破壞形式。計算模型和巖土力學參數確定等方面都有了很大的進展。而快速拉格朗日差分法(FLAC)、離散單元法(Deln)和非連續變形分析法(DDA)能夠考慮邊坡的大變形問題，在計算機上模擬邊坡運動的特征與失穩過程等。根據中國大壩委員會的統計，至2003年底30ｍ以上的大壩僅有4694座(其中在建30ｍ以上大壩有132座)，在建30ｍ以上大壩的裝機容量為56300MW。因此，我國的社會、生態環境遭到自然災害的沖擊極大，一方面洪澇災害頻發，另一方面又是干旱嚴重，水資源嚴重短缺、水污染嚴重。60年代建成了高97m的丹江口寬縫混合壩和高147m的劉家峽、高106m的三門峽兩座實體混合壩。在我們這個藍色的星球上只有不到百分之三的水是淡水，其中不足百分之三十三的水是流動水，有一半以上都建了水壩，水壩對人類發展作出了重大的貢獻，水壩的效益是可觀的同時也給環境和社會和經濟帶造成了效益之外的影響，隨著人們經驗的積累水壩的績效和影響開始成為人們關注的對象，水壩則是人們管理利用和分配水資源的一種手段。隨著經濟的發展和社會用水需求的增長，要解決我國的水資源短缺，措施之一就是必須建設一批大型蓄水水庫，增加各流域汛期的蓄洪能力，從而增加水資源的可利用程度。1864年，英國戴爾戴克水庫在蓄水中發生垮壩，死亡250人，800所房屋被毀。1960年，巴西奧羅斯水庫在施工期間被洪水沖垮，死亡1000人。1967年，印度柯依那水庫誘發地震，壩體震裂，死亡180人。相當一部分混合壩的壩基存在軟弱結構面，其深層抗滑穩定問題受到普遍關注。它是在重力作用下, 斜坡天然平衡受到破壞產生自然卸荷, 達到新的平衡的過程。通過對國內外的研究發展表明，對于水壩的滑坡進行穩定分析，對于已成土壩,在管理運用中,注意做好經營性的養護工作,防止或減輕外界因素對壩坡穩定的影響。在特殊情況下,可采取有針對性的專門措施,或將土壩局部翻修改建。江蘇宜興抽水蓄能電站位于宜興市西南郊約10km的銅官山區，是一座日調節純抽水蓄能電站，裝機容量1000MW，電站由上水庫、下水庫、輸水系統、地下廠房、地面開關站等建筑物組成。庫岸開挖邊坡1:（花崗斑巖巖脈處為1:）。采用外購灰巖料；，采用砂巖夾泥巖料；主、次堆石區均采用砂巖夾泥巖料；過渡區厚4m，采用外購灰巖料。為了減少地下水及坡面雨水侵入對擋墻穩定的影響，在擋墻基礎及墻身不同高程布置了排水孔，同時沿擋墻軸線在兩溝谷處分別布置了大斷面排水涵洞。研究區位于銅官山主峰北側溝源坳地中，溝底高程420~440m，主沖溝呈東西向展布于北側，主壩擬建于東側，沿壩軸線地形起伏呈“W”形。左岸坡30~35176。左、右岸坡45~50176。研究區內茅山組上段（D12ms3）主要為中厚層巖屑石英砂巖夾薄層粉砂質泥巖或泥質粉砂巖。混凝土擋墻部位覆蓋層大多淺薄，一般小于1m，沖溝部位有3~8m厚。~%，~，~%，單孔累計厚度一般為5~32cm。擋墻部位斷裂構造從左至右有F2FFF1F1F2等，呈NW~NWW向橫切擋墻基礎。混凝土擋墻部位節理裂隙主要有5組，分別為：1. 走向N45~70176。W，傾向NE25~35176。傾角60~75176。；5. 走向N50~60176。混凝土擋墻部位卸荷裂隙不發育，僅在ZK83孔附近見一條張開寬1~2cm、深4~5m、延伸長5~6m的淺層卸荷裂隙。基巖巖體以弱~微透水性為主，透水性中等以上巖體分布在近地表風化破碎孔段，%，一般在孔深18m以內，（ZK79）。鄧肯回顧了太沙基在1928年修建的高48m的重力式擋墻時所作的大量試驗和理論分析工作，指出太沙基當年獲得擋土墻土壓力的以下認識在以后的年代被遺忘了，有必要給予重視，并在實際中廣泛地應用。(3) 為了考慮應力重分配和蠕變的影響，176。作為一種校核工況。這一極大值就是按庫倫土壓力理論獲得的主動土壓力。在壩體堆石的作用下重力擋墻沿建基面的抗滑穩定分析，采用以下兩種方法進行，(1) 設定擋墻與基巖接觸面之間的抗剪強度值采用純摩指標，計算在墻后土壓力的作用下擋墻的抗滑穩定性，其安全標準控制在Kc≥；(2) 設定擋墻與基巖接觸面之間的抗剪強度值采用抗剪斷指標，計算在墻后土壓力的作用下擋墻的抗滑穩定性，其安全標準控制在Kc≥。把土體當作半無限空間的彈性體，而墻背可假想為半無限土體內部的鉛直平面，根據土體處于極限平衡狀態的條件，求出擋土墻上的土壓力。根據主動土壓力的概念與朗肯土壓力理論的基本原理，相當于已知墻背上任意深度Z處的豎向應力sz是大主應力s1，來求解達到極限平衡時的水平應力sx = s3，就是主動土壓力強度。主動土壓力合力大小為土壓力（強度）分布圖形的面積，即 ()Ea方向水平指向墻背，作用點距墻底為H/3。 + j/2)可得： ()式中—朗肯被動土壓力系數， 均質無粘性土的被動土壓力當填土為均質無粘性土（C=0）時，墻背處任一點的豎向應力sz=gz，被動土壓力強度與深度成Z正比，沿墻高呈三角形分布，（b）所示。他假定擋土墻是剛性的，墻后填土是無粘性土。當墻向前移動或轉動而使墻后土體沿某一破壞面BC破壞時，土楔ABC向下滑動而處于主動極限平衡狀態。（a）土楔上的作用力（b）力矢三角形（c）主動土壓力分布當土楔體ABC處于極限平衡狀態（即將滑動）時，根據靜力平衡條件，G、E、R三力構成一閉合的力矢三角形，（b），按正弦定律可知： ()式中 由式（）可知，當a、b及填土的性質均為已知時，E的大小僅取決于滑動面的傾角q。 Ea作用點在離墻底H/3處，方向與墻背法線成d角，位于法線的上方，與水平面的夾角為d+a。按上述求主動土壓力同樣的原理可求得被動土壓力合力Ep為： （）其中式中Kp—庫倫被動土壓力系數，是j、α、β、δ角的函數，可由上式計算而得。朗肯土壓力理論應用半空間中的應力狀態和極限平衡狀態理論，從土中一點的極限平衡條件出發，首先求出作用在擋土墻豎直面上的土壓力強度及其分布形式，然后再計算作用在墻背上的總土壓力。庫倫土壓力理論根據墻后滑動土楔的整體靜力平衡條件推導土壓力計算公式，先求出作用在墻背上的總土壓力，需要時再計算土壓力強度及其分布形式。 3典型斷面重力擋墻后土壓力計算、工況及計算參數在本項研究工作中，使用傳統的庫倫方法和程序STAB來計算堆石和沿基巖接觸面滑動兩種工況進行，并將計算結果進行比較。 97 (a) 11剖面圖 (b) 22剖面圖 (c) 33剖面圖 (d) 縱2剖面圖 (e) 78剖面圖 (f) 44剖面圖(g) 88剖面圖 土壓力計算剖面圖 筑壩堆石材料的物理力學指標（設計采用值）材 料容 重(kN/m3)飽和容重(kN/m3)C(kPa)φ(176。由前文庫倫土壓力理論可知庫倫主動土壓力計算公式為 ()其中 H—擋土墻高度，m；g、j—分別為墻后填土的重度，kN/m，及內摩擦角，度；a—墻背的傾斜角，度，俯斜時取正號，仰斜時為負號；b—墻后填土面的傾角，度；d—土對擋土墻背的摩擦角，稱外摩擦角，度。H=45m，g= kN/m d==代入公式=代入土壓力計算公式 =18166 KN/m176。H=45m，g= kN/m d==代入公式=代入土壓力計算公式 =5329 KN/m176。H=35m，g= kN/m d==代入公式=代入土壓力計算公式 =10984 KN/m176。H=35m，g= kN/m d==代入公式=代入土壓力計算公式 =905 KN/m176。H=45m，g= kN/m d==代入公式=代入土壓力計算公式 =1878 KN/m176。出于工程安全考慮，本次計算中，壩體堆石與基巖接觸面的凝聚力設為0，摩擦角分別設為31176。壩體主堆石和次堆石的摩擦角分別為42176。φ=29176。、φ=29176。對于22剖面來說，堆石壩整體邊坡和一級馬道以下局部邊坡在擋墻后形成的土壓力均為負值，表明這兩個邊坡處于穩定狀態， t/m。時。出于工程安全考慮，本次計算中，壩體堆石與基巖接觸面的凝聚力設為0，摩擦角分別設為31176。壩體主堆石和次堆石的摩擦角分別為42176。φ=29176。、φ=29176。對于44剖面來說，當堆石壩與基巖接觸面摩擦角為29176。時對應的主動土壓力計算結果進行穩定計算。 (a) (b) (c) (d) (e) 擋墻穩定計算示意圖（鋼筋混凝土面板混合壩方案），(a) 11剖面；(b) 22剖面；(c) 33剖面；(d) 縱2剖面；(e) 78剖面 (a) (b) 擋墻穩定計算示意圖(瀝青混凝土面板混合壩方案)，(a)88剖面；(b)44剖面 計算參數選取計算采用參數由華東勘測設計院提供的《補充地質勘查中間成果匯報材料》（2001年12月31日）中的表42給出。時的主動土壓力值，分別采用純摩和剪摩指標計算。 f1= f2= C= L=23m代入公式純摩 =剪摩=d， 對于剖面縱2P= G= α=20176。）剖 面滑 動 模 式擋墻后土壓力(t/m)擋墻抗滑穩定安全系數K備注采用純摩指標采用抗剪斷指標11沿堆石與壩巖基交界面，整體坡計算采用土壓力對應壩體堆石與基巖接觸面j值為29176。時的土壓力值。時的主動土壓力值，土壓力值將有所減小，擋墻的抗滑穩定安全系數將有所提高，分別采用純摩和剪摩指標計算擋墻抗滑穩定安全系數。時的主動土壓力值，分別采用純摩和剪摩指標計算擋墻抗滑穩定安全系數。時，同理可得各剖面純摩和剪摩指標，計算結果見表 重力擋墻抗滑穩定分析結果（瀝青混凝土面板混合壩方案，j=29176。由上述計算結果可知，各計算斷面的擋墻在墻后土壓力作用下，均能滿足抗滑穩定安全標準，擋墻處于穩定狀態。本工程的特點為，重力式擋墻高大，且擋墻建在斜坡上，在巨大墻后土壓力作用下，存在擋墻的抗傾穩定性問題。對于鋼筋混凝土面板混合壩方案各典型斷面，分別采用對應于堆石與基巖接觸面j=29176。 L1= L2 = L3=代入公式= b， 對于剖面22P= G= α=20176。 L1= L2 = L3=代入公式=當j=31176。不滿足抗傾穩定安全標準。時，滿足抗傾穩定安全標準。a，對于剖面88P= G= α=20176。）剖 面滑 動 模 式擋墻后土壓力(t/m)抗傾穩定安全系數K88沿堆石與壩巖基交界面，整體坡44擋土墻后，弧形滑動局部坡 重力擋墻抗傾覆穩定分析結果（瀝青混凝土面板混合壩方案，j=31176。而44剖面擋墻高度較小，擋墻發生傾覆失穩的可能性較小。)f主堆石料92次堆石料76過渡區料92混凝土與基巖//600堆石與基巖//20 ，對筑壩材料以及混凝土與基巖和堆石與基巖的接觸面，都給出兩套指標，即抗剪斷強度指標（剪摩指標）和抗剪強度指標（純摩指標），其中，抗剪斷強度C=20kPa，j=31176。對于33剖面，當材料參數取純摩指標時，整體邊坡的穩定性很差，采用剪摩指標時。采用錨索加固方案時，可在擋墻前布置錨索，錨索的內錨固段深入擋墻后的基巖，從而形成拉擋結合的邊坡加固形式。采用純摩指標進行邊坡穩定性計算，；采用剪摩指標。對于44剖面，當材料參數取純摩指標時，整體邊坡的穩定性較差，采用剪摩指標時。計算結果表明， 33剖面擋墻的抗滑和抗傾穩定性較差，采用剪摩指標，未達到抗滑穩定安全標準。在邊坡抗滑穩定性分析中，當材料參數取純摩指標時，采用剪摩指標時。采用純摩指標進行邊坡穩定性計算，；采用剪摩指標。若采用堆石與基巖接觸面抗剪強度指標為j=31176。對于44剖面，當材料參數取純摩指標時，整體邊坡的穩定性較差，采用剪摩指標時。計算結果表明，11剖面、33剖面、78剖面邊坡，整體邊坡沿堆石與基巖接觸面滑動形成的土壓力大于擋墻后局部弧形滑動的庫倫土壓力，而22剖面、縱2剖面邊坡整體處于穩定狀態，沿堆石與基巖接觸面滑動的可能性很小，擋墻承受的土壓力主要來自于墻后局部邊坡弧形滑動的庫倫土壓力。、j=27176。根據土壓力計算結果，選擇由兩種方法計算所得的最大土壓力，并分別采用純摩和剪摩指標進行混凝土擋墻的抗滑和抗傾穩定性計算。時對應的土壓力進行計算，33剖面擋墻的抗滑和抗傾穩定安全系數滿足安全標準。C=0相應的土壓力進行擋墻抗滑和抗傾穩定計算時，33剖面和88剖面擋墻均能滿足抗滑和抗傾穩定