摘要:运用波前法进行有限元法求解,对向家坝地下厂房进水口边坡进行了三维非线性有限元计算分析,对其稳定性进行安全评价,并提出相应的边坡加固措施。

关键字:边坡稳定边坡开挖有限元法边界条件边坡加固

一。前言

边坡稳定与否在土木工程中是一个非常重要的问题。在开挖的论文网过程中,由于边坡结构的改变而使其应力状态发生变化,常常会导致边坡失稳。因此预先做好边坡的稳定性分析,并提出有针对性的工程处理措施,是工程顺利进行的保证。本文以向家坝地下厂房进水口边坡为例,通过三维非线性有限元计算分析,对进水口边坡的整体稳定进行安全评价,并提出边坡加固的工程处理措施。

二。边坡开挖方式和分析方法

向家坝地下厂房进水口边坡开挖方式为分层开挖。逐层开挖逐层加固。

计算方法为波前法求解的有限元方法。单元编号时先对非开挖单元进行编号,然后是后开挖的单元,最后才是最先开挖的单元。这样就保证了在分析每步开挖后的岩体结构时,剩下单元和结点的编号仍然是连续的,且和初始单元和结点编号一致。

三。计算工况及荷载组合

本次研究分别对施工期。运行期等多种工况进行计算。计算工况对应的荷载组合如表1所示。计算荷载包括:水荷载(包括地下水和水库蓄水)。岩体自重。地震荷载。岩锚荷载以及地应力作用等,用A1～A6表示。工况及荷载组合如下表1所示:

表1计算工况及荷载组合

计算工况

荷载组合

库水位(m)

工况1(施工开挖)

A2+A5

工况2(运行期考虑地震作用)

A1+A2+A3+A5

380。0

工况3(正常运行)

A1+A2+A5

380。0

工况4(考虑渗流作用)

A1+A2+A3+A5+A6

380。0

工况5(运行采取加固措施)

A1+A2+A4+A5

380。0

A1_水荷载;A2_结构自重;

A3_地震荷载;A4_岩锚荷载;

A5_地应力作用;A6_渗透力作用。

四。边界条件和计算假设

(一)边界条件:

(1)在X方向的边界上,采用约束X方向位移;

(2)在Y方向的边界上,采用约束Y方向位移;

(3)在Z=60。0平面上,采用约束Z方向位移;

(二)计算假定:

(1)在进水口边坡面上低于相应水位的节点满足第一类边界条件,即满足渗流分析中的Dirichlet条件,故取固定水头,其值为相应的水位值;

(2)在Z=60。0平面上,采用隔水层边界;

五。计算成果

1．工况1计算结果

(1)位移计算成果

边坡坡面上最大回弹位移为9。85mm,位于②号机纵剖面附近。引水隧洞进水口底板处出现整个开挖面位移最大位置,其最大值达到20。08mm。

(2)应力计算成果

进水口边坡坡面部分区域第一主应力出现拉应力,在软弱夹层处出现0。85～1。08MPa的较大拉应力,其它部位拉应力很小或无拉应力。边坡岩体第三主应力仍处于受压状态,坡面处压应力较小,其值在0。85～3。73MPa之间,随着坡面深度的增加,压应力值也逐渐增加。

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