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土石坝边坡稳定分析与计算方法.pdf

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土石坝边坡稳定分析与计算方法 1稳定性理论分析 土坝的稳定性破坏有滑动、液化及塑性流动三种状态。 〔1〕坝坡的滑动是由于坝体的边坡太陡，坝体填土的抗剪强度太小，致使 坍滑面以外的土体滑动力矩超过抗滑力矩，因此发生坍滑或由于坝基土的抗剪 强度缺乏，因此坝体坝基一同发生滑动。 〔2〕坝体的液化是发生在用细砂或均匀的不够严密的砂料作成的坝体中， 或由这种砂料形成的坝基中。液化的原因是由于饱和的松砂受振动或剪切而发 生体积收缩，这时砂土孔隙中的水分不能立即排出，局部或全部有效应力即转 变为孔隙压力，砂土的抗剪强度减少或变为零，砂粒业就随着水的流动向四周 流散了。 〔3〕土坝的塑性流动是由于坝体或坝基内的剪应力超过了土料实际具有的 抗剪强度，变形超过了弹性限值，不能承受荷重，使坝坡或者坝脚地基土被压 出或隆起，因此使坝体的坝基发生裂缝、沉陷等情况。软粘性土的坝或坝基， 假设设计不良，就容易产生这种破坏。 进展坝坡稳定计算时，应该杜绝以上三种破坏稳定的现象，尤其前两种， 必须加以计算以及研究。 2PC1500程序编制根据及计算方法 2.1编制根据及使用情况综述 PC1500程序在计算方法方面采用了瑞典条分法和考虑土条程度侧向力的简 化毕肖甫法。从对土料物理力学指标的不同选用又可分为总应力法，有效应力 法和简化有效应力法。程序规定，计算公式中无孔隙水压力为总应力法；计入 孔隙水压力为有效应力法；令孔隙水压力一项为零而将孔隙水压力包含在土体 重量的计算之中，称为简化有效力法[1]。分别考虑了稳定渗流期，施工期，水 位降落期三种情况。程序按照“水工建筑物抗震设计标准〞，“碾压土石坝设计标 准〞编制。 2.2计算方法 所谓网格法，要计算假设干滑弧深度，对每一滑弧度计算过程如下：以给 定滑弧圆心为中心，以大步长向四周由49个点，逐一计算，找出平安系数最小 的点，以该点为中心，以小步长向四周布49个点，计算后就找出相应该滑弧深 度的最小平安系数。 混合法是先用网格法。将大步长布下的49个点算完后，找出平安系数最小 的点，转入优选法计算。混合法汲取了优选法和网格法的优点，即：滑弧位置 分布适当，优化性强，计算度高；程序具有划分土条宽度的功能，可绘出断面 图及危险滑弧位置；程序能输出原始数据、中间成果、滑弧圆心位置座标，滑 弧深度及相应的平安系数。 3程序初始化设置 〔1〕建立坐标系：坐标原点O放在坝顶上，一般取在坝轴线与坝顶的交点 处，规定X轴程度指向滑动体滑动方向为正，Y轴铅直向下为正。 〔2〕节点编号：先坝面后坝内，坝坡面节点编号必须沿坝坡面自X坐标值 最大一点到最小一点止。所编第一点的Y坐标值即坝高〔程序由此值选取地震 惯性力分布系数〕，坝坡面上第一点和最后一点的X坐标值的绝对值必须获得 足够大，以求保证所有滑弧都能与坝坡线交上，坝内节点号不受先后限制，但 所有编号必须连续，计算坝坡上不允许相邻节点相距较大，否那么要增加节点 号。 〔3〕线条编号：任一区域均由封闭折线组成〔即区域边界〕，其中X坐标 最小的初始点和X坐标最大的终点将这封闭折线分成上、下两局部，仅对本区 域上边界限条编号，显然，这是连续的、单值的。从第一区域起到最后一个区 域，逐一对线条进展编号。铅直线条不必编号或将其放缓后编号。 〔4〕编区域号：按土质指标不同划分区域，分区编号顺序为先上后下，先 干后湿再水下。区域初始点为本区域中X坐标最小的节点，区域终点为本区域 中X坐标最大的节点。区域初始线为本区域中线条编号最小的线条。坝内的浸 润线应是区域的边界限。 〔5〕孔隙水压力网格的绘制：结点成行列布置，各行必须程度，各列可倾 向计算坝坡一侧，但要求各列平行，将第1行〔编号为0〕中各结点X坐标， 第一列〔编号为0〕各结点的Y坐标，及列线与铅直线夹角的正切值输入，并 输入各结点的孔隙水压力值，程序即内插求出土条底部中心线处的孔隙水压力 值，供有效应力法计算时使用[3]。 4程序的使用技巧 5坝体浸润线计算即土坝渗流计算 土坝渗流计算结果是计算坝体稳定计算的前提，所以这局部也是至关重要 的。几个常见的坝体渗流计算类型为：不透水地基上均质土坝的渗流分为有程 度排水的均质土坝、有棱体排水的均质土坝、有外表排水〔或无排水〕的均质 土坝；不透水地基斜墙土坝的渗流；不透水地基上心墙土坝的渗流；透水地基 上均质土坝的渗流分为无限深透水地基上的均质土坝，有限深透水地基上的均 质土坝；透水地基上有铺盖的土坝渗流分为铺盖斜墙土坝和铺盖心墙土坝；透 水地基上有截水墙的土坝渗流。截水墙〔截水槽，混凝土防渗墙，板桩，灌浆 帷幕〕。 6完毕语 应用PC1500程序过程中，