论干滩长度对瑞典圆弧法和简化毕肖普法计算结果的影响

郭 畅 于亮

（1.交通运输部天津水运工程科学研究院 ，天津 300456 ；2.大连理工大学土木建筑设计研究院有限公司，辽宁 大连 116024 ）

一、概述

一般来说，影响尾矿库稳定性的因素有很多，浸润线对尾矿库稳定性的影响又是重中之重，而干滩长度决定着浸润线的高低。本文选用应用最广泛的瑞典圆弧法和简化毕肖普法作比较，针对不同筑坝材料和干滩长度，重点分析变化的浸润线对何种方法的计算结果的影响更为显著。

二、计算方法和原理简介

瑞典圆弧法和简化毕肖普法都是实际工程中稳定计算的常用方法。计算推导上看，瑞典法忽略了土条俩侧条间力的影响，仅根据力矩平衡原理得出解答计算简便，低估安全系数5%～20%。毕肖普法全面考虑土条条间力，既满足力的平衡，也满足力矩的平衡。由于计算复杂，应用较少。而简化毕肖普法增加了条间竖向力平衡条件，忽略了条间切向力，满足力矩平衡，低估安全系数2%～7%。

Geo-studio是一套适用于岩土工程和岩土环境模拟计算的仿真软件，本文中将用于渗流计算和静力稳定分析。

渗流计算采用GEO-SLOPE的SEEP/W软件，依据是达西（Darcy）定律，计算采用有限单元法，利用四边形单元构造有限元方程。根据变分原理和Galerkin方法，构造方程（2）的单元有限元方程

q为通过单元断面的流量

四、算例分析

1 工程概况

某坝体断面尺寸如下：坝底标高30米，坝顶标高50米，坝顶宽20米，库内尾矿料顶标高49米，选取碎石做为坝体材料，内外坡坡比均为1:2。坝体固结已结束。

2 各材料参数选取如表1。

3 干滩长度分别选取20米，30米，40米，50米，70米，100米，150米，200米，250米。在以上干滩长度条件下，浸润线均未发生坡面溢出情况。

4 计算过程中每种工况搜索5025个滑动面。结果选取Geostudio仿真软件自动挑选的对于静力稳定安全系数的最合理结果。

表1

表2

表3

图1 瑞典圆弧法和简化毕肖普法稳定安全系数对比图

图2 瑞典圆弧法和简化毕肖普法稳定安全系数差值图

结论

（1）计算结果表明：通过图1所示，瑞典圆弧法计算得到的结果总低于简化毕肖普法得到的结果，从而证明瑞典圆弧法得到的结果相对于简化毕肖普法在实际工程的应用中更为保守，应当注意。

（2）表3中数据显示，通过对安全系数增量的对比发现，在干滩长度较短（小于70米时）的情况下，安全系数增长速度很快，而在干滩长度较长（大于70米）的情况下，安全系数增长相对平缓。干滩长度对浸润线的影响巨大，对于坝体材料相同时，一般而言，干滩越长，浸润线越低。而浸润线又是影响安全系数的重大影响因素之一。这俩种方法对于浸润线的影响都能如实从增量结果中反映出来，并且结果基本一致。如实际工程中干滩长度较短，应及时采取虹吸井，深挖盲沟，沉井，轻型井点及垂直水平联合排渗等排渗措施。

（3）结合表（2）和图（2）可以得出，干滩长度越短，俩种方法的差异体现的越不明显，对于峰值的出现还有待作者进一步研究，而干滩长度较长时渗流在稳定分析中影响微小致使俩种方法的计算结果的差值基本不发生变化。

（4）Geo-studio仿真软件的选取结果对于该规律的统计也有一定影响，不容忽视。

[1]郭莹，郭承侃，陆尚谟.土力学[M].大连：大连理工大学出版社.