某土石壩的穩(wěn)定分析計(jì)算過(guò)程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u11174某土石壩的穩(wěn)定分析計(jì)算過(guò)程案例 1227001計(jì)算方法及公式 177962手算計(jì)算過(guò)程 280653電算程序 3149424電算設(shè)計(jì)方案 341375電算結(jié)果 4231286穩(wěn)定分析結(jié)果 5土石壩的穩(wěn)定分析是為了驗(yàn)算所設(shè)計(jì)的土石壩在各種荷載、自身重量以及空隙水壓力情況下，土石壩是否具有足夠的穩(wěn)定性，防止事故發(fā)生。依據(jù)《碾壓土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001）中規(guī)定的條分法是相對(duì)簡(jiǎn)單實(shí)用的粘性土均質(zhì)或不均勻水庫(kù)的穩(wěn)定性分析方法。該方法將土質(zhì)邊緣的破壞簡(jiǎn)化為平面失真問(wèn)題，破壞滑動(dòng)面是圓弧面，假設(shè)圓弧面的力相對(duì)于圓心形成的滑動(dòng)力矩和滑動(dòng)力矩的比定義為滑動(dòng)穩(wěn)定的安全系數(shù)。在計(jì)算中，將滑動(dòng)面以上的土體分成幾個(gè)垂直的土條，忽略了土條之間的相互作用。對(duì)土條進(jìn)行力和矩平衡分析，求解極限平衡狀態(tài)下的邊緣穩(wěn)定安全系數(shù)。通過(guò)一個(gè)數(shù)量的估算，發(fā)現(xiàn)了最危險(xiǎn)的滑動(dòng)面位置和對(duì)應(yīng)的最小安全系數(shù)。1計(jì)算方法及公式利用瑞典圓弧法進(jìn)行此工程設(shè)計(jì)的穩(wěn)定分析，計(jì)算公式如下 Kc=Σc式中：i——下標(biāo)，代表土條編號(hào)；Wi`——第Wi——第ili——第iai——第ici、φ計(jì)算工況：在手算中只計(jì)算正常高水位（191.8m）及對(duì)應(yīng)的下游水位（146.36m）。2手算計(jì)算過(guò)程滑弧面的選擇本應(yīng)該根據(jù)電算結(jié)果，選擇最為危險(xiǎn)的滑動(dòng)進(jìn)行手動(dòng)計(jì)算驗(yàn)證，故而無(wú)法開(kāi)展電算過(guò)程。因此假定任意一條滑動(dòng)弧面進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算。為了盡量使滑動(dòng)面較大，接近最危險(xiǎn)滑動(dòng)面，本次手動(dòng)計(jì)算中選擇滑動(dòng)面的起點(diǎn)在壩頂、與心墻相交、與壩基接近或切入壩基、端點(diǎn)在壩腳附近，滑動(dòng)弧面簡(jiǎn)圖如下：圖1.6滑動(dòng)弧面簡(jiǎn)圖手動(dòng)計(jì)算詳細(xì)步驟：（1）假定滑動(dòng)弧面圓心、半徑，確定滑動(dòng)圓弧面；（2）圓弧半徑取120m，壩頂滑弧起點(diǎn)距滑弧圓心水平距離108.81m，壩坡滑動(dòng)面起止端點(diǎn)水平距離149.41m，劃分為10塊土條，每塊土條水平寬度14.941m，編號(hào)如圖所示；（3）壩體內(nèi)土料在各種狀態(tài)下的容重：防滲體重壤土天然容重：γ=壩殼料砂礫料天然容重：γ=壩殼料砂礫料飽和容重：γsat壩殼料砂礫料浮容重：γ壩基覆蓋層浮容重：γ棱體排水天然容重:γ=22.0KN/m3棱體排水浮容重：γ（4）計(jì)算土條自重及在滑面上的反力；（5）計(jì)算動(dòng)力矩及抗滑力矩；（6）計(jì)算抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程及計(jì)算結(jié)果如下表所示，在求解過(guò)程中，由于心墻后浸潤(rùn)線近似的平行于壩底高程，因此沒(méi)有詳細(xì)區(qū)分浸潤(rùn)線以下至下游水位以上的區(qū)域，近似認(rèn)為浸潤(rùn)線與下游水位線重合。故而抗滑力矩（Wi`）和滑動(dòng)力矩（Wi表1.9土壩、堆石壩壩坡最小抗滑安全系數(shù)表運(yùn)行條件攔河壩的級(jí)別1234、5基本組合（正常運(yùn)用）1.31.251.21.15特殊組合（非常運(yùn)用）校核洪水1.21.151.11.05正常運(yùn)用+地震1.11.051.051.0根據(jù)計(jì)算表格得抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為K大于設(shè)計(jì)規(guī)范中的1.3，故滿足抗滑穩(wěn)定要求。3電算程序本設(shè)計(jì)中電算采用GeoStudio中的SLOPE/W進(jìn)行計(jì)算，針對(duì)土石壩下游壩坡進(jìn)行分析。計(jì)算工況分別為正常蓄水位、設(shè)計(jì)洪水位、校核洪水位穩(wěn)定滲流期。采用計(jì)及條塊間作用力的計(jì)算方法，條間力函數(shù)選項(xiàng)采用半正弦方式。采用Morgenstern-Price法進(jìn)行計(jì)算。表1.10計(jì)條間力的壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)運(yùn)用條件工程等級(jí)1234、5正常運(yùn)用條件1.501.351.301.25非常運(yùn)用條件Ⅰ1.301.251.201.15非常運(yùn)用條件Ⅱ1.201.151.151.104電算設(shè)計(jì)方案電算的計(jì)算工況分別為：（1）正常運(yùn)用條件：正常蓄水位穩(wěn)定滲流期的下游壩坡穩(wěn)定；（2）正常運(yùn)用條件：設(shè)計(jì)洪水位穩(wěn)定滲流期的下游壩坡穩(wěn)定；（3）非常運(yùn)用條件Ⅰ：校核洪水位穩(wěn)定滲流期的下游壩坡穩(wěn)定；每個(gè)工況下采用的滑弧可能范圍相同，具體方案設(shè)計(jì)見(jiàn)表1.11。表1.11電算滑移點(diǎn)范圍弧頂范圍弧腳范圍點(diǎn)（147，204.5）至點(diǎn)（157，204.5）點(diǎn)（327.9，141）至點(diǎn)（350，141）圖1.7電算簡(jiǎn)圖5電算結(jié)果根據(jù)設(shè)計(jì)方案計(jì)算的到的各種工況下最小安全系數(shù)見(jiàn)表1.12。相應(yīng)情況下的最危險(xiǎn)滑弧分別見(jiàn)圖1.7～1.9。表1.12電算最危險(xiǎn)滑弧的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算工況Morgenstern-Price法正常蓄水位1.691設(shè)計(jì)洪水位1.695校核洪水位1.715圖1.8正常蓄水位的最危險(xiǎn)滑弧圖