前坪水庫溢洪道高邊坡穩(wěn)定性是控制工程建設(shè)的關(guān)鍵因素。本文在工程地質(zhì)勘察和巖土體力學(xué)試驗基礎(chǔ)上,采用數(shù)值分析和極限平衡法研究邊坡穩(wěn)定性,首先運用極限平衡法計算邊坡的安全系數(shù),然后針對邊坡典型剖面進行了數(shù)值分析,研究邊坡的位移和應(yīng)力分布規(guī)律和蒙特卡洛可靠性分析研究了多種工況下的溢洪道邊坡的穩(wěn)定性,采用多種方法綜合集成,開展溢洪道邊坡優(yōu)化設(shè)計方案研究。溢洪道邊坡原設(shè)計方案為進水渠巖質(zhì)邊坡采用1:0.5放坡,左岸共設(shè)5級馬道。根據(jù)溢洪道邊坡穩(wěn)定性分析結(jié)果,邊坡的坡度可適當(dāng)增加,由原設(shè)計1:0.5提高至1:0.4,減少坡體開挖量。原設(shè)計錨桿長5m,直徑Φ25,間距@2m×2m,錨桿不能穿越邊坡失穩(wěn)滑移面,應(yīng)將其長度增加至10m,錨桿角度宜與滑移面垂直。剛體極限平衡法和數(shù)值分析相兩種方法結(jié)合不僅可以計算邊坡的安全系數(shù)和邊坡體位移場,而且可以更全面地評價邊坡穩(wěn)定性。本文采用極限平衡法、數(shù)值分析和可靠性分析研究了溢洪道在不同工況下的穩(wěn)定性。原設(shè)計方案溢洪道高邊坡完全開挖后的安全系數(shù)為1.74,優(yōu)化設(shè)計方案溢洪道高邊坡完全開挖后的安全系數(shù)為1.61,比較兩者安全系數(shù)的值,相差不大;溢洪道高邊坡開挖后,雖然優(yōu)化方案下邊坡開挖坡度提高,但坡體最大變形與設(shè)計方案相比,變形變化不顯著,其最大變形值不超過5cm;原設(shè)計方案溢洪道高邊坡完全開挖后的可靠性指標為5.24,優(yōu)化設(shè)計方案溢洪道高邊坡完全開挖后的可靠性指標為4.89。分析結(jié)果表明,邊坡開挖優(yōu)化設(shè)計方案滿足邊坡設(shè)計規(guī)范要求,且優(yōu)化方案減少了開挖量,節(jié)省了工程投資。
【學(xué)位單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TV651.1
【部分圖文】：

圖 1.1 前坪水庫地形示意圖Fig 1.1 Topographic map of Qianping Reservoir1.2 邊坡穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀20 世紀 60 年代以來，國內(nèi)外很多專家學(xué)者在邊坡穩(wěn)定性分析方法的領(lǐng)域做出了重要的貢獻。邊坡工程的研究從初期定性分析發(fā)展到定量研究，1985 年張?zhí)鞂氀芯苛诉吰伦钗ｋU滑面的多極值的規(guī)律[8-9]；孫君實在 1984 年解決了條分法中土條間的相互作用力的大小、方向和作用點計算等問題[10]；陳祖煜 1984 年改進了摩根斯坦法和普里斯法提出的邊坡穩(wěn)定性計算方法，并給出了在數(shù)值計算中合理解集的最大、最小值使計算方法有很大的改進。伴隨著計算技術(shù)和計算方法的發(fā)展，有限元計算法開始運用實際計算中，為土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性分析提供新的思路和方法[11]。外國專家學(xué)者也在邊坡發(fā)展領(lǐng)域同樣做出了很大的突破，如Yamagami 等 2003 年將應(yīng)力分析所采用的單元網(wǎng)格和動態(tài)規(guī)劃法進行了同步處理來進行邊坡有限元計算[12]；Crasa 等在 2005 年提出了 CRISS 法用于邊坡有限元穩(wěn)定性分析中；Lee 等用邊坡滑動面滑弧和分割單元的交點對邊坡滑動面的滑

2 溢洪道工程地質(zhì)條件2.1 地形地貌本區(qū)處于豫西山地，為秦嶺東延余脈，山勢西高東低，呈扇形向東展開，海拔在 500～2000m，最高峰約 2500m。區(qū)域內(nèi)主要河流有洛河、伊河、北汝河，受地質(zhì)構(gòu)造的影響，河流走向為北東向，在洛河、伊河、北汝河下游有一些小型的山間盆地。區(qū)內(nèi)沖溝發(fā)育，具有切割深、延伸長的特點。前坪水庫位于淮河支流沙潁河的支流北汝河上游，北汝河發(fā)源于豫西伏牛山區(qū)嵩縣外方山跑馬嶺。在襄城縣丁營鄉(xiāng)崔莊村岔河口匯入沙河，主河道長 250km。北汝河呈東西走向，西南高、東北低，在汝陽紫羅山以上屬于山區(qū)河道，河道寬200～1000m。河床質(zhì)為卵石夾砂，河床比降 1％～0.33%；紫羅山至襄城段為低山丘陵區(qū)，河槽驟然變寬，河道最大行洪寬度為 3000～4000m，河床比降 0.30％～0.17%；襄城以下為平原區(qū)，河道變窄，最窄處僅有 100～200m，河床內(nèi)主要為砂，河道比降平緩，河身彎曲[7]。

水渠段建基面高程為399.0m，中心樁號溢0-232.8～溢0-046，長度186.8m。溢洪道位于弱風(fēng)化安山玢巖上，左岸邊坡最高達到84m，為中~高巖質(zhì)工程懸坡，其中主要裂隙產(chǎn)狀285°∠ 35°、25°∠ 60°，與左岸邊坡呈105°、155°相交，傾角16.5°(逆坡狀)、 57.5°(逆坡狀)，裂隙對邊坡穩(wěn)定影響不大；巖體多呈鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)，完整性較差，可能存在邊坡穩(wěn)定問題。泄槽前段基巖裸露，巖性為弱風(fēng)化安山玢巖，后段大致樁號0+363以后上部為覆蓋層，下伏弱風(fēng)化輝綠巖，巖體裂隙發(fā)育，裂隙走向以北西向為主，與溢洪道軸線角度較大，受構(gòu)造影響，巖體多呈鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)，完整性較差，抗沖刷能力差。出口消能工段位于弱風(fēng)化輝綠巖，受構(gòu)造影響，巖體多呈鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)，完整性較差，抗沖刷能力差。這兩個部分邊坡高度較低，邊坡穩(wěn)定性較好。溢洪道高邊坡主要位于進水渠段，左岸邊坡一般高于右岸，因此本次研究主要以進水渠的左岸高邊坡為主。選擇溢洪道開挖后最高最陡的橫剖面0-106進行極限平衡法分析。溢洪道進水渠段主要巖性為安山玢巖，其強度高，弱風(fēng)化，裂隙發(fā)育，多微張。0-106工程地質(zhì)剖面圖中上部為重粉質(zhì)壤土，分布范圍及厚度均較小。下部為安山玢巖，分布范圍及厚度較大。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 宋麗娟;黃志全;馬麗娜;;邊坡穩(wěn)定性分析方法綜述與展望[J];山西建筑;2009年04期

2 王勝;李云華;蘇謙;;基于GEO-SLOPE的高陡路基穩(wěn)定性分析[J];路基工程;2008年05期

3 黃潤秋;;巖石高邊坡發(fā)育的動力過程及其穩(wěn)定性控制[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2008年08期

4 徐衛(wèi)亞;周家文;石崇;李明衛(wèi);趙誼;黃旺祥;何錚;;滑石板順層巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性及加固措施研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2008年07期

5 劉玉靜;;遺傳算法在巖土邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用[J];露天采礦技術(shù);2008年01期

6 楊繼紅;劉漢東;秦四清;董金玉;孫強;李厚恩;;考慮土性參數(shù)空間變異性的邊坡可靠度分析[J];工程地質(zhì)學(xué)報;2007年02期

7 李榮偉;侯恩科;;邊坡穩(wěn)定性評價方法研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];西部探礦工程;2007年03期

8 張發(fā)明;郭丙躍;龐正江;周祖權(quán);周民權(quán);;基于模擬退火算法的邊坡穩(wěn)定分析方法[J];巖土力學(xué);2006年04期

9 王東;袁景;;邊坡穩(wěn)定性分析中不確定性方法的評價[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報;2005年S2期

10 于懷昌,劉漢東,張昕;建筑物沉降的灰色系統(tǒng)預(yù)測[J];華北水利水電學(xué)院學(xué)報;2005年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 廖少波;強震作用下塊狀巖體邊坡穩(wěn)定性研究[D];中國地質(zhì)大學(xué);2013年

2 羅強;巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析理論與錨固設(shè)計優(yōu)化研究[D];中南大學(xué);2010年

本文編號：2812929