【正文】 建議抗滑樁以上部分堆積體可考慮設置排水系統和布置監(jiān)測系統 。 建議根據實際情況采取配筋改善樁的受力狀況 。 優(yōu)化方案中開挖坡腳時邊坡最大變形是初步加固方案的約 3倍 。 與天然狀態(tài)相比 ， 開挖 、 蓄水和地震作用時邊坡內的屈服區(qū)擴展不顯著 ， 但屈服程度 （ 即塑性應變 ） 有所增大 。 開挖完建后未蓄水時 ， 邊坡穩(wěn)定安全系數均大于 ，滑動的可能性不大 。 但是樁內的拉應力較大 ， 而且樁于滑面交界處附近出現了明顯的拉屈服區(qū) 。 小 結 與天然狀態(tài)相比 ， 開挖坡腳 、 樁孔和蓄水時邊坡內的屈服區(qū)擴展不顯著 ， 但屈服程度 （ 即塑性應變 ） 有所增大。 抗滑樁以上堆積體最大合位移約為 ， 方向向下且偏向下游側 。 ② 優(yōu)化方案中取消了樁頂預應力錨索 ， 樁類似于懸臂梁結構 。 優(yōu)化加固方案中單根樁承受的最大推力為 4092KN， 與之相對應的樁內最大彎矩為 ， 初步的加固方案中單根樁承受的最大推力為 8126KN， 與之相對應的樁內最大彎矩為。 初步加固方案中開挖坡腳時邊坡最大變形只有優(yōu)化加固方案中開挖坡腳時邊坡最大變形的約 1/3。由于抗滑樁有扭轉效應，需配置抗扭鋼筋。 崩塌堆積體在 z方向的推力在 8樁上作用的最大剪力為2683KN， 最大彎矩為 ， 剪力和彎矩的最大值均在樁與滑面交界處 。 其它工況下屈服區(qū)分布基本相同，只是塑性變形大小不同。 屈服情況 崩塌堆積體的屈服區(qū)分布規(guī)律為： 在坡頂部崩塌體屈服區(qū)較大 ， 寬度和深度方向基本上貫通 ， 坡的中部和坡底屈服區(qū)較小 ， 且主要分布在崩塌體兩側； 崩塌體靠開挖面一側屈服區(qū)較另側屈服區(qū)大 ， 靠開挖面一側屈服區(qū)深度和屈服程度均大于另一側； 塌體與基巖的接觸面大部分處于屈服狀態(tài)； 開挖面上有較大的屈服區(qū)； 基巖沒有屈服區(qū)； 底滑面上的最大塑性應變在上游面的接近坡頂處 ， 在坡面上最大塑性應變在靠近開挖面一側的陡崖下面 ， 同一個橫斷面上 ， 最大塑性應變在底滑面上 ， 但隨底滑面地形的變化 ， 最大塑性應變的位置有變化 。 附圖 535 開挖坡腳時邊坡內主滑面上的第一主應力等值線圖（單位 :Pa） 附圖 536 開挖坡腳時邊坡內主滑面上的第三主應力等值線圖（單位 :Pa ) 應力分布規(guī)律 附圖 539 開挖下面一排樁腳時邊坡內主滑面上的第一主應力等值線圖（單位 :Pa） 附圖 540 開挖下面一排樁腳時邊坡內主滑面上的第三主應力等值線圖（單位 :Pa ) 附圖 543 開挖上面一排樁腳時邊坡內主滑面上的第一主應力等值線圖（單位 :Pa） 附圖 544 開挖上面一排樁腳時邊坡內主滑面上的第三主應力等值線圖（單位 :Pa） 附圖 547 正常蓄水時邊坡內主滑面上的第一主應力等值線圖（單位 :Pa） 附圖 548 正常蓄水時邊坡內主滑面上的第三主應力等值線圖（單位 :Pa） 從應力分布圖可以看出邊坡內應力分布規(guī)律為： 邊坡內應力水平隨埋深的增加而增大 。由于水浮托作用，正常蓄水位以下的堆積體的位移方向表現為斜向上。 由于開挖上面一排樁基坑時 ， 下面的抗滑樁已經澆筑形成 ， 在開挖上面一排樁孔時已起抗滑作用 ， 因此盡管兩次開挖樁基坑的開挖量相差不大 ， 但第二次開挖引起的崩塌體變形明顯變小 。 該邊坡的滑移變形屬于推移式 ， 開挖下面一排樁的樁基坑時 ， 由開挖樁孔引起的最大合位移增量在崩塌堆積體靠近陡崖的部位 ， 最大合位移增量約為 。 開挖面上崩塌堆積體的最大合成位移增量為為 ， 增量位移指向臨空面 ，其中 x方向的位移增量為 ,y方向的位移增量約為 , z方向的位移增量為為 。 從附圖 51~59可以看出 ， 由坡腳開挖引起的崩塌堆積體變形規(guī)律為： 坡腳開挖后 ， 崩塌堆積體主要表現為沿滑床向下滑移變形 。 在開挖面上屈服區(qū)較大 ， 堆積體又是松散結構 ，因此在開挖面也很容易出現局部失穩(wěn) 。 樁內的拉應力較大 ， 而且出現了明顯的拉屈服區(qū) 。 抗滑樁下側的堆積體最大合位移增量約為 ， 方向指向坡腳 。 抗滑樁以上堆積體最大合位移約為 ， 方向向下且偏向下游側 。 小 結 采用加抗滑樁的加固方案 ， 坡腳開挖后邊坡整體上基本是穩(wěn)定的 ， 但在坡腳開挖面處存在局部失穩(wěn)的可能性 ，尤其是蓄水后 。 綜上所述 ， 樁滿足抵抗邊坡下滑力和變形的要求 ， 但樁內拉應力較大 ， 切出現了拉屈服 。 在靠近推力一側樁底的最大彎矩為10113KN x方向的推力在 9樁上產生的總推力約為 5914KN， 樁底剪力為 4114KN。 9樁內 sy最大值約為 ， 最大壓應力約為 ，位于樁與滑面交界處 ， 具體位置見附圖 290。 在開挖 +正常蓄水作用下 ， 安全系數設定為 ， 樁的最大變形為 (其中 x方向的位移 z方向的位移約為 )。 模擬地震作用采用的擬靜力法 ， 即采用加水平方向體力的辦法 ， 對整體應力分布有一定影響 ， 使全場的第一主應力水平略有增加 。 由于樁孔處堆積體地應力水平不高 ， 而且樁孔開挖量也不多 ， 因此開挖樁孔對邊坡整體的應力分布規(guī)律影響不大 ， 只影響樁孔附近應力 ， 在樁孔底部出現應力集中現象 ， 但應力水平仍然也較低 ， 應力集中最大壓應力為 MPa。 盡管計算表明加固后開挖 、 蓄水和地震作用下邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài) ， 但是從屈服區(qū)分布看 ， 在開挖面附近堆積體屈服區(qū)較大 ， 存在局部失穩(wěn)的可能性 ， 尤其是蓄水后 。 其中 x方向的位移增量為， y方向的位移增量為 ， z方向的位移增量為 。 由于抗滑樁的加固作用 ， 抗滑樁上側崩塌堆積體的向坡底變形受到約束 ， 崩塌堆積體的變形被分成兩個區(qū)域 。 地震作用時崩塌堆積體的變形規(guī)律 由于考慮地震作用是采用的擬靜力法 ， 即施加水平方向的體力 。由于水浮托作用 ， 正常蓄水位以下的堆積體的位移方向表現為斜向上 。 最大合成位移增量在靠近下游側堆積體靠近陡崖的部位 ， 最大位移增量約為 ， 方向沿坡面背離開挖面向下 ， 其中x方向的位移增量約為 , y方向的位移增量約為 , z方向的位移增量約為 ?？梢姡繕犊淄瑫r開挖時，邊坡的變形較大，可能引起局部失穩(wěn) 開挖坡腳時崩塌堆積體的變形規(guī)律 開挖坡腳削弱了滑面的抗滑能力 ， 開挖面附近巖體向臨空面方向變形 ， 崩塌堆積體有明顯的變形 。開挖樁孔引起崩塌堆積體的變形規(guī)律為： ? 由于在樁孔上側的堆積體受下游側的地勢高于上游側因素的影響，樁孔上側崩塌堆積體的增量位移方向為沿坡面向下且偏向上游側。 計算上述各工況時 ， 工況一的應力結果作為工況二的初始應力狀態(tài) ， 工況二的應力狀態(tài)作為工況三和工況四的初始應力狀態(tài) 。 在約 592m高程 ， 崩塌體的屈服區(qū)從滑面延伸到地表 ，而且該高程以上崩塌體內出現大面積的屈服區(qū) ， 該部位存在局部失穩(wěn)的可能 。 由于該處塑性區(qū)較大 ， 因此變形也應該比較大 ， 這與變形分析的結果也是一致的 。 這與實際是吻合的 。 原因可能有以下 3個方面： ① 二維計算中沒有三維結構的鎖口效應； ② 二維計算沒有支護 ， 三維計算中是邊開挖邊支護 ，有支護效應； ③ 二維計算時 ， 坡頂崩塌堆積體采用最初提供的力學參數 。 邊坡的最大變形在 610m高程處 , 最大位移約為 ，在該處上面巖體位移小 ， 說明該處巖體處于拉應力狀態(tài) ， 這與極限平衡分析法計算結果是吻合的 。 由于當失穩(wěn)后 ， 有限元無法繼續(xù)計算下去 。 三 二維有限元法分析 計算參數 計算模型 計算結果與分析 小結 巖土名稱 天然 容重 飽和 容重 浮容重 彈性模量 泊松比 c Φ KN/m3 KN/m3 KN/m3 MPa KPa 176。 為了分析研究設置抗滑樁后，在抗滑樁以上及以下堆積體里面形成局部滑動面的可能性，還進行了圓弧滑動面搜索計算，計算結果證實了這種可能性。 但是蓄水對邊坡穩(wěn)定性的影響顯著 ，各滑面的穩(wěn)定安全系數大都小于 , 邊坡可能失穩(wěn) 。而且該部位即使 蓄水后仍位于蓄水位以上，便于觀測和處理，故可暫時不處理，但應在坡頂適當位置設置合理有效的排水系統，并布置一定的監(jiān)測儀器以便施工期、運行期的跟蹤觀測，發(fā)現問題及時處理。 由圖 227～圖 229和表 216可以看出，邊坡加樁支護后，在樁以上坡體仍存在局部滑動面，該滑面深度一般都不大，最大深度約在 45m以內。如果采用本文提出的在邊坡中下部設置抗滑樁加固處理措施，雖維持了邊坡的整體性穩(wěn)定，但仍有在抗滑樁以上和以下部分堆積體里形成新的危險滑面的可能性。由表 215可以看出，采用 SARMA法復核計算結果是 S0滑面的安全系數小于 ，其余輔助滑面的安全系數均大于 。計算結果如圖 215～圖 226示。根據分段形式，采用等效方式確定三段受力區(qū)的單寬推力，其主要計算參數如 表 213~表 214示 。據此計算出的各種工況下條間推力曲線如 附圖 21～附圖 218所示。因此，我們推薦該邊坡加固方案是布置抗滑樁以維持邊坡整體穩(wěn)定性。 從表 211可以發(fā)現，削除邊坡體后緣部分能夠提高邊坡的穩(wěn)定性，且削除越多，穩(wěn)定性提高越大，但削除方量也迅速增加。 三板溪崩塌體邊坡的工程情況是，坡體本身為散粒體，容易排水，因此采用排水措施效果不佳；邊坡的坡腳部位需要開挖，開挖完畢時邊坡即處于失穩(wěn)狀態(tài)，也不能采用壓腳的方式；邊坡體厚度不大，滑面下基巖較為完整。 由表 210可以看出，蓄水后邊坡穩(wěn)定性安全系數明顯降低，對于第四組參數情況，安全系數均小于 ，則邊坡是失穩(wěn)的。 剖面編號 地震系數 穩(wěn)定安全系數 第一組參數 第四組參數 S1 S2 S3 S4 局部滑帶 1 局部滑帶 2 表 29 開挖完后未蓄水下輔助剖面及潛在滑帶的安全系數計算值 輔助剖面的穩(wěn)定性分析 剖面編號 地震系數 穩(wěn)定安全系數 第一組參數 第四組參數 S1 S2 表 210 開挖完后正常蓄水位下輔助剖面的安全系數計算值 為了充分考察邊坡開挖后崩滑體的穩(wěn)定性，考慮了四個輔助剖面 S1～ S4進行的穩(wěn)定性計算分析。因此，邊坡在開挖蓄水之前必須采取適當的加固防護措施，建議施工過程中還應有適時的監(jiān)測措施。從表 26中可看出 ， 堆積體大部分區(qū)域的土體已處于屈服狀態(tài) 。 ） （ kPa） Sarma法 RTM法 改進的 RTM法 （ ） *（ ） * （ ） *（ ） * （ ） *（ ） * （ ） *（ ） * 表 25 天然工況下的穩(wěn)定性分析成果 第三組參數計算的邊坡安全系數小于 ， 與實際不符 。 本課題研究根據該邊坡的具體情況，按以下兩種設計標準來考慮：常規(guī)設計準則（參考同類規(guī)范）；相對設計準則（根據邊坡現狀及同類工程，如表 23(Pg11)）。 ） 塊石堆積體 0 0 上游接觸面粘土 20 下游接觸面碎石夾土 10 主滑面 力學反演參數 第 1組 35 第 2組 20 第 3組 0 第 4組 0 計算參數 邊坡整體穩(wěn)定性的分析 計算工況及安全系數取值 計算工況 根據設計要求 ， 計算工況包括： 天然復核； 開挖完建未蓄水； 正常蓄水位； 正常蓄水位 +地震組合 (設防裂度按 7度考慮 ) ， 根據《 水工建筑物荷載設計規(guī)范 》 ， 水平地震影響系數 。 研究內容 ? 總結和分析崩塌堆積體滑坡的形成機制 ， 研究邊坡在自然和工程條件 （ 如施工開挖切坡 、 卸荷 、 震動及水庫運行 ）下的變形破壞機制 ， 正確模擬其變形破壞過程 。下伏基巖為強風化條帶狀凝質粉砂巖，接觸帶為灰黃至黃色角礫夾黃色可塑至軟塑狀粘土，厚 ，底部為粘土夾少量砂粒，砂粒呈次圓狀。堆積體自然地形坡度 32176。武漢大學 水利水電學院 水工結構計算仿真研究中心 高壩巖基與巖石邊坡研究所 三板溪水電站進水口崩塌堆積體 滑坡穩(wěn)定性分析及加固優(yōu)化研究 目 錄 ?前言 ?邊坡穩(wěn)定性分析及加固方案探討 ?邊坡變形與穩(wěn)定的二維有限元分析 ?初步加固方案的三維有限元分析與評價 ?優(yōu)化加固方案的三維有限元分析與評價 ?結論 一、前