水位骤降时的非饱和坝坡稳定分析VIP免费

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...