導(dǎo)語：GeoStudio軟件土石壩穩(wěn)定設(shè)計探討一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:為了保證土石壩安全穩(wěn)定，需要對土石壩進行合理設(shè)計。文章闡述了基于geostudio軟件對某水庫土石壩滲透穩(wěn)定和邊坡穩(wěn)定的計算過程，通過計算水力坡降和抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)對土石壩穩(wěn)定設(shè)計提出合理的建議。結(jié)果表明:通過控制水力坡降和抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，可以一定程度保證土石壩的穩(wěn)定安全。本文可對類似的土石壩穩(wěn)定安全設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞:土石壩;GeoStudio;滲透穩(wěn)定;邊坡穩(wěn)定

在土石壩中，土質(zhì)心墻防滲體是常有防滲結(jié)構(gòu)。土石壩擋水后，在壩體內(nèi)形成滲流，飽和區(qū)內(nèi)土石料承受上浮力，減輕了抵抗滑動的有效重量，浸水后作用在壩上的荷載和土石料的抗剪強度都將發(fā)生變化，故在施工期、穩(wěn)定滲流期、水庫水位降落期及地震等不同時期，滲流力可能引起管涌、流土等滲流破壞，也可對壩坡形成不利作用，引起壩邊坡失穩(wěn)。土石壩的滲流穩(wěn)定及壩坡穩(wěn)定是實際工程中值得思考的問題。

1工程概況

水庫等別為Ⅲ等，包括溢洪道、土石壩和放水洞，溢洪道進水渠底板頂高程17.20m，土石壩為壤土心墻砂殼壩，工程級別3級，壩頂長400m，壩頂寬7.0m，壩頂高程29.80m，最大壩高20m。防浪墻頂高程30.80m，高1.5m，厚0.5m。上游壩坡在高程19.00m處設(shè)2.0m寬戧臺，戧臺以上坡比1∶2.5，以下為1∶2.75;壩腳設(shè)堆石壓重體，頂高程14.0m，頂寬10.0m，邊坡1∶3.0;下游壩坡在高程20.00m處設(shè)2.0m寬戧臺，戧臺以上坡比1∶2.5，以下為1∶2.75;心墻頂高程29.10m，頂寬2.0m，上下游坡比1∶0.4。上游壩坡為干砌塊石護坡，下游壩坡為草皮護坡，壩后設(shè)縱橫向排水溝，壩腳設(shè)貼坡排水。壩基砂采用混凝土防滲墻防滲(0+180.0～0+340.0)，底高程－4.0m，平均深度13.0m，確定壓重平臺高程16.00m，上游平臺寬25m，下游平臺寬10m，采用棄渣料填筑，壓重平臺設(shè)干砌塊石護面。土石壩從上游到下游分別由上游護坡、碎石、反濾層、細砂、含砂壤土心墻、細砂、下游草皮護坡組成，壩基從上到下分別由①粗砂、淤泥質(zhì)中細砂;②粗砂，黑云斜長片麻巖組成，壩基粗砂允許滲流坡降建議值為0.15，地震設(shè)防烈度7度，土石壩的典型橫斷面如圖1所示。

2土石壩設(shè)計

2.1土石壩滲流及滲透穩(wěn)定計算

計算滲流量時，土的滲透系數(shù)采用大值平均值，計算水位降落時采用小值平均值，滲流及滲透穩(wěn)定計算采用GeoStudio有限元軟件的Seep/w分析模塊來進行分析，結(jié)合實際情況，選取0+100斷面作為典型斷面進行計算，對以上斷面分別建立二維有限元模型進行計算，計算工況如下:(1)上游正常蓄水位25.43m，相應(yīng)下游水位10.0m(2)上游設(shè)計洪水位27.95m，相應(yīng)下游水位10.0m(3)上游校核洪水位28.84m，相應(yīng)下游水位平地面11.0m(4)庫水位自設(shè)計洪水位(27.95m)降落至死水位(15.03m)。上述工況計算結(jié)果見表1，0+200不同水位下滲流等勢線及浸潤線如圖2—3。根據(jù)地質(zhì)結(jié)論，壩基砂允許水力比降建議值0.15。由表1可知，土石壩滲透穩(wěn)定性滿足要求。

2.2壩坡穩(wěn)定計算

根據(jù)SL274—2020《輾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，對所有工況均采用有效應(yīng)力法;對竣工期及庫水位降落期同時采用總應(yīng)力法，以較小的安全系數(shù)為準。根據(jù)地質(zhì)勘探和室內(nèi)試驗成果，結(jié)合原設(shè)計及竣工資料，選定壩體各土料的物理力學(xué)性指標。粘性土、壩殼砂及壩基砂的容重選用試驗平均值;粘性土抗剪強度指標大于11組時采用小值平均值，小于11組時采用建議值，無粘性土抗剪強度指標均采用建議值。計算方法采用計及條間力的簡化畢肖普法，計算軟件采用加拿大GeoStudio軟件的分析模塊Slope/w，壩基及壩體物理力學(xué)計算選用指標表見表2。結(jié)合實際情況，選取0+200斷面作為典型斷面進行計算。(1)正常運用條件①庫水位為正常蓄水位(25.43m)和相應(yīng)下游水位(10.00m)時的上、下游壩坡穩(wěn)定;②庫水位為設(shè)計洪水位(27.95m)和相應(yīng)下游水位(10.00m)時的上、下游壩坡穩(wěn)定;③庫水位自設(shè)計洪水位(27.95m)降落至死水位(15.03m)時的上游壩坡穩(wěn)定。(2)非常運用條件①庫水位為校核洪水位(28.84m)和相應(yīng)下游水位時的上、下游壩坡穩(wěn)定;②庫水位自校核洪水位(28.84m)降落至進水渠底板頂(17.20m)時的上游壩坡穩(wěn)定;③正常運用條件②+地震;④施工期。土石壩壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計算成果詳見表3，不同水位下最危險滑弧位置見圖4—9。由表看出，計算斷面各種工況下安全系數(shù)均大于規(guī)范允許值，滿足設(shè)計要求。

3結(jié)論

(1)土石壩滲透和壩坡穩(wěn)定分析可使用GeoStu-dio軟件中的Seep/w和Slope/w分析模塊，其應(yīng)用已相當(dāng)成熟，計算結(jié)果可靠，軟件建模過程物理指標的選取要有據(jù)可依。(2)水力坡降大于允許水力坡降，安全穩(wěn)定系數(shù)大于規(guī)范允許值，可認為土石壩滲流穩(wěn)定和邊坡穩(wěn)定，選取的筑壩土石料的種類、壩的結(jié)構(gòu)型式以及各種土石料在壩體內(nèi)的配置基本合理。(3)本文對土石壩滲流和壩坡穩(wěn)定設(shè)計具有參考價值，但只局限于此，在土石壩設(shè)計中，要根據(jù)土石料的物理、力學(xué)性能選擇壩體各部分的填筑壓實標準，達到經(jīng)濟技術(shù)上的可行性和合理性。

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作者：唐帥 單位：山東省水利勘測設(shè)計院有限公司