第31卷第9期岩土力学Vol.31No.92010年9月RockandSoilMechanicsSep.2010收稿日期:2009-03-11基金项目:国家自然科学基金重点项目(No.90510017);国家自然科学基金资助项目(No.50879069,No.50679073)资助;水利部公益性行业科研专项(No.2007SHZ1—20071004)。第一作者简介:王学武,男,1964年生,博士研究生,高工,主要从事岩土工程数值分析方面的研究。E-mail:wangxuewu1964@163.com文章编号:1000-7598(2010)09-2760-05水位骤降时的非饱和坝坡稳定分析王学武1,2,许尚杰1,3,党发宁1,程素珍3(1.西安理工大学岩土工程研究所,西安710048;2.山西省水利水电工程建设监理公司,太原030002;3.山东省水利科学研究院,济南250013)摘要:从非饱和土抗剪强度理论出发,应用极限平衡法和以有限元应力计算为基础的极限平衡法,分别对库水位骤降时的坝坡稳定进行了计算。分析中采用非饱和-非稳定渗流理论,模拟了孔隙水压力的消散过程,并考虑基质吸力对土体抗剪强度的影响,将每个渗流分析结果调入稳定分析模块计算其稳定性。最后将两类极限平衡法稳定分析结果进行了比较,结果表明,库水位的骤降,易引起坝坡的滑动,随着超静孔隙水压力的消散,坝坡稳定性逐渐提高;随着孔压消散,基质吸力对抗剪强度的贡献增大。关键词:坝坡稳定;有限元法;非饱和非稳定渗流;基质吸力中图分类号:TU441文献标识码:AAnalysisofstabilityofdamslopeduringrapiddrawdownofreservoirwaterlevelWANGXue-wu1,2,XUShang-jie1,3,DANGFa-ning1,CHENGSu-zhen3(1.InstituteofGeotechnicalEngineering,Xi′anUniversityofTechnology,Xi′an710048,China;2.ShanxiWaterResourcesandHydropowerConstructionSupervisionCompany,Taiyuan030002,China;3.ShandongProvincialInstituteofWaterResources,Jinan250013,China)Abstract:Thestabilityofdamslopeduringrapiddrawdownofreservoirwaterlevelwascomputedusinglimitequilibriummethodandlimitequilibriummethodbasedonfiniteelementanalysisaccordingtounsaturatedsoilshearstrengththeoryincombinationwithaspecificreservoir.Inthiscomputingprocess,thedissipatingprocessofpore-waterpressurewassimulatedusingunsaturated-unsteadyseepagetheoryandtheimpactofmatricsuctiononshearstrengthofsoilbodywastakenintoconsideration,eachstepofseepagecorrespondingtoastablesituationofthedam.Finally,thecomparisonbetweenbothofstabilityanalysismethodswasmade.Itisfoundthattherapiddrawdownofreservoirwaterleveleasilyresultsinthedamslopeslipping;thestabilityofdamslopeisenhancedwiththedissipatingprocessofwaterpressureinthedambody;andthematricsuctionincreasestheshearstrengthinthisdissipatingprocess.Keywords:damslopestability;finiteelementmethod;unsaturated-unsteadyseepage;matricsuction1引言长期蓄水的土坝,当库水位骤降时坝体内孔隙水压力常常不能很快地消散,在渗透力的作用下对上游坝坡造成下滑的趋势,甚至酿成滑坡事故。因此,在实际工程中必须防止因库水位下降过快而导致滑坡事故的发生,须进行上游坝坡稳定分析。坝坡稳定分析的主要方法有极限平衡法、极限分析法[1-2]。极限平衡法先假定边坡破坏沿着某一滑动面发生,再考虑由滑动面切割而成的块体的静力平衡条件,确定边坡的稳定性或极限荷载。极限分析法假定岩土体为刚塑性体,当岩土体应力小于屈服应力时象刚体一样不变形,然而一旦岩土体应力达到屈服应力,即使在应力不变的情况下,岩土体也会像理想塑性体那样产生无限制的塑性变形——塑性流动,岩土体局部或全部进入塑性状态,边坡失稳,此时作用于边坡的荷载(包括自重)就等于极限荷载。极限分析法一般采用有限元强度折减法,原理是在弹塑性数值计算中折减岩土体的抗剪切强度参数,使边坡达到极限破坏状态,得到边坡的强度储备安全系数。该法考虑了材料应力-应变的非线性和弹塑性,且将稳定和位移的发展联系起第9期王学武等:水位骤降时的非饱和坝坡稳定分析来,能够分析坝坡失稳的发生及发展...