沥青混凝土心墙坝边坡稳定计算

于　野，郝云清，张健梁，于 淼

（1．中水北方勘测设计研究有限责任公司,天津300222；2.天津恒达文博科技有限公司公司,天津335392）



沥青混凝土心墙坝边坡稳定计算

于野1，郝云清2，张健梁1，于 淼1

（1．中水北方勘测设计研究有限责任公司,天津300222；2.天津恒达文博科技有限公司公司,天津335392）

［摘 要］文中介绍当前边坡稳定计算中使用的两款软件，比较它们在边坡稳定计算中的异同。通过对新疆一建在深覆盖层基础上的沥青混凝土心墙坝的分析验证，证明了结果的正确性和软件的实用性。表明所拟坝坡是合理的。

［关键词］沥青混凝土；坝坡；稳定计算

1　研究背景

我国新疆地区水能资源丰富，其中大部分的大坝建在覆盖层较深的地基上。在这些地区进行水电开发，一方面由于交通不便。要建设大规模的混凝土坝困难重重，另一方面由于山区土石料相对丰富，因而多数考虑建当地材料坝。在当地材料坝中,面板坝面临较大坝体变形、位移及覆盖层开挖量较大等诸多问题，而粘土心墙坝或沥青混凝土心墙坝避免了上述问题，所以多倾向于选择这两种坝型。

覆盖层成因类型复杂，结构松散。通常情况下缺乏中间粒径。有较强的透水性，因此河床深厚覆盖层的利用与处理、坝基渗漏及渗透稳定成为工程的重要问题，而这些问题直接影响到坝坡的稳定，在进行大坝边坡稳定分析的过程中，如果工程技术人员能够找到一款简便且结果可靠的软件进行使用，那么无疑会大大提高工作效率，为工程的设计提供了可靠的论据。为此，文中选择两款具有代表性的计算边坡稳定的软件，通过比较在原理、建模、计算及结果等方面的异同，为类似的工程设计提供些许参考。

2　工程实例

2.1工程概况

新疆某水利枢纽工程，工程区覆盖层较厚，成因类型有冲积、冰积、泥石流、崩塌等多种，物质组成以卵砾石为主夹块、碎石、粉细砂及土等，成分较为复杂。

大坝建基面高程为1 141.40 m，坝顶高程1 201.90 m。最大坝高60.5 m。坝顶宽10 m，初拟上游坝坡1∶2.0，坝坡1 175.0 m高程以上采用干砌石护坡，厚度0.6 m，下设0.4 m厚碎石垫层；下游坡面结合施工期施工需要，布置“之”字形上坝公路，路宽8.0m，坡度8%，道路间的坝坡为1∶1.6，综合坝坡为1∶2.2，下游坝坡采用干砌石护坡，厚度0.6 m，下设0.4 m厚碎石垫层。

2.2计算参数

正常蓄水位上游1 199.0 m，不考虑下游水位。筑坝材料强度指标参数见表1。

表1筑坝材料强度指标表

2.3计算模型

由于基岩范围很大，整个坝体在沿轴线方向的变形很小，可以忽略不计，因此进行力学分析时

可采用平面应变模型假设，即垂直于计算剖面方向的变形为零。经典力学计算模型按实际边坡状态计算，模型两侧限制水平移动，即x方向的位移为零，模型底部限制垂直和水平移动，即x和y方向的位移都为零。模型计算范围为625 m×160 m（长×高），网格大小为0.2 m×0.2 m。

2.4计算结果

表2计算结果

图1边坡计算示意图

2.5结果分析

由表2和图1可见，两款软件计算所得圆弧滑裂面形态基本一致，但极限平衡的两种理论存在以下差异。

使用瑞典条分法计算得到的稳定系数比使用简化Bishop法计算得到的稳定系数小。这是由于瑞典条分法略去了各土条间侧向力的作用（或假定每一土条两侧的侧向力与土条底部切线平行并相互抵消）；简化Bishop法考虑了各土条间的水平推力，但忽略了土条侧面的垂直剪力。因此，使用瑞典条分法计算得出的稳定系数偏低，并且在此方法中各土条不满足应力平衡条件（应力多边形不闭合）；简化Bishop法各土条基本满足应力平衡条件（应力多边形基本闭合）。

3　结语

两款软件在建模、计算及后处理方面各有优势。

GeoStudio作为岩土工程专用软件，兼顾了行业通用型和专业适用性。该软件对求解问题的定义操作简单，能准确、快速地利用不同方法求解出最小安全系数和最危险滑动面。

AutoBank由于采用了工程技术人员普遍使用的AutoCAD为设计工具，因而能与AutoCAD同界面直接使用，因此AutoBank更具专业优势。

计算研究证实，两款软件在边坡稳定计算中都是适用的，此外。两种软件可以相互验证，提高了结果的可信度，为工程的设计提供了可靠的支撑。

［参考文献］

［1］陈祖煜.土质边坡稳定分析的原理、方法与程序［M］.北京：中国水利水电出版社，2003.

［2］王成华.土力学原理〔M〕天津:天津大学出版社，2002.

［3］中仿科技有限公司.GeoStudio实例教程［K］.2007.

［4］河海大学工程力学研究所.水工结构有限元分析系统操作指南［K］.2006.

［5］钱家欢，殷宗泽.土工原理与计算［M］.北京：中国水利水电出版社，1996.

［中图分类号］TV64

［文献标识码］B

［文章编号］1002－0624（2016）05－0001－01

[收稿日期]2016-01-31