【正文】 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 。 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 。 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 。 即 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； 崩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 ， 最大塑性在底滑面上 ， 但根據隨底滑面地形的變化 ， 最大塑性應變的位置有變化 。 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 。 此外還要注意的是 ， 崩塌體的坡頂有較大的屈服區(qū) ， 開挖 、 蓄水和地震作用時 ， 塑性變形較大導致崩塌體變形較大 ， 容易誘發(fā)局部失穩(wěn) 。 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。 只是對開挖面附近影響較明顯 ， 坡腳開挖后 ， 在坡腳壓應力略有減小 ， 減少的最大量為 MPa.。 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 。 開挖 +正常蓄水作用下，安全系數設定為 ，所有樁的變形示意圖 （單位： m）（變形放大 1000倍） 樁體變形主要表現彎扭變形 ， 即向 x和 z兩個方向產生變形 ，但以 x方向的變形為主 。 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 )。 開挖 +正常蓄水作用下，安全系數設定為 樁內屈服區(qū)的分布圖 7樁中的 s y的分布情況 (單位 ： Pa) 9樁的 s y的分布情況 (單位 ： Pa) x方向（即主滑面方向）的推力在 7樁上產生的剪力和彎矩圖 z方向（即垂直于主滑面方向）的推力在 7樁上產生的剪力和彎矩圖 x方向（即主滑面方向）的推力在 9樁上產生的剪力和彎矩圖 z方向（即垂直于主滑面方向）的推力在 9樁上產生的剪力和彎矩圖 樁的屈服區(qū)均在滑面所處的位置 ， 最大屈服區(qū)深度小于樁厚度的 1/2且處于拉應力狀態(tài) ， 屬于拉屈服 。 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。 在樁下側最大彎矩為 ， 在靠近推力一側樁底的最大彎矩為 。 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。 z方向的推力在 9樁上產生的總推力約為 384KN， 樁底剪力為 384KN 。 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 。 因此 ， 在樁的設計中必須重視配筋計算 。 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 。 開挖樁孔后 ， 邊坡的最大合位移增量在崩塌堆積體頂部靠近陡崖處 ， 最大合位移增量約為 ， 方向沿坡面向下且偏向上游側 。 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 。 抗滑樁上側堆積體最大合位移增量約為 ， 方向沿坡面向下且偏向上游側 。 抗滑樁下側的堆積體最大合位移增量約為 ， 方向指向坡腳 。 坡頂附近堆積體和開挖面附近堆積體的屈服區(qū)較大 ， 堆積體中部和下部屈服區(qū)較小且主要分布在崩塌堆積體兩側 。 樁內的拉應力較大 ， 而且出現了明顯的拉屈服區(qū) 。 盡管加樁后邊坡整體上基本穩(wěn)定 ， 但是從屈服區(qū)和變形上可以看出 ， 在坡頂屈服區(qū)較大在寬度和深度方向基本貫通 ， 而且下部稍有擾動 ， 坡頂變形都有較大的變形 。 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) 。 工況一 （ 天然工況 ） ：自重荷載； 工況二 （ 施工工況 ） ：進水口邊坡開挖荷載 → 施加網格梁 (施加均勻的面力 )→ 下面一排樁基坑開挖荷載 → 下面一排樁體的形成 → 上面一排樁基坑開挖荷載 → 上面一排樁體的形成 工況三 （ 運行期 ） ：正常運行工況 (蓄水軟化 +浮托力 )； 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)作為工況三的初始應力狀態(tài) 。 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 。 由于坡腳的開挖卸荷 ， 在堆積體和基巖開挖面上的增量位移均指向開挖臨空面方向 。 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 510~525可以看出 ， 由于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。 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 。 開挖上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 。 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 。 正常蓄水時崩塌堆積體的變形規(guī)律 由于水庫正常蓄水后對正常水位以下巖體強度軟化和浮托作用 ， 降低了滑面的抗滑能力 ， 導致邊坡滑移變形 。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。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 。 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 。 從附圖 53 53 53 5 54544可以明顯看出只在開挖處附近應力分布略有改變 。 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 。7樁樁頂變形最大，樁頂的最大變形為 (其中 x方向的位移 ， z方向的位移約為 )。 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。拉應力已超過混凝土的抗拉強度 ， 而壓應力遠小于混凝土的抗壓強度 ， 因此樁通過配筋后是可以滿足承載要求的 。 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 。這是由于進行有限元計算時未考慮樁的配筋作用，雖然配筋不能阻止樁體受拉區(qū)混凝土的開裂，但可以有效地限制裂縫的寬度和延伸，從而大大提高樁的承載能力。由于抗滑樁有扭轉效應，需配置抗扭鋼筋。 可以看出： 兩種方案開挖樁孔引起的堆積體坡頂的最大位移相差不大 。 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。 在蓄水前 ， 由于兩種方案的開挖和加固措施已經完成 ，但是由于兩次計算時安全系數不太一致 (其中初步方案中安全系數為 ， 優(yōu)化加固方案中安全系數為 )，所以蓄水引起的堆積體內的最大變形和最大塑性應變有一定的差別 ， 但差別不大 。 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。 究其原因： ① 優(yōu)化加固方案中先挖坡腳 ， 后加抗滑樁 ， 由于加抗滑樁時 ， 挖坡腳引起的邊坡變形已經完成 。 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 。 c ?? f6 2 初步方案 優(yōu)化方案 開挖樁孔引起堆積體坡頂的最大位移 (cm) * 開挖坡腳引起堆積體坡頂的最大位移 (cm) 開挖坡腳引起堆積體坡腳的最大位移 (cm) 蓄水引起堆積體坡頂的的最大位移 (cm) 蓄水引起堆積體水位線以下的最大位移 (cm) 堆積體內最大塑性應變 樁內塑性區(qū)的最大區(qū)域 占樁截面約 1/2 占樁截面約 1/2 樁內最大拉應力 (Mpa) 樁內最大壓應力 (Mpa) 樁頂最大相對位移 (cm) 單根樁承受的最大推力 （ KN） 8126 4092 樁內的最大剪力 （ KN） 4526 4092 最大推力相對應的最大彎矩 （ ） 12926 37435 采用加抗滑樁和網格梁的加固方案 ， 坡腳開挖后邊坡整體上基本是穩(wěn)定的 。 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 。 蓄水后 ， 處于水位面以下的崩塌堆積體最大位移增量約為 ， 方向向上且偏向坡頂 。 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。 挖坡腳 、 挖樁孔和蓄水作用對邊坡整體應力分布和應力水平影響不大 。 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) 。 盡管加樁和網格梁后邊坡整體上基本穩(wěn)定 ， 但從屈服區(qū)和變形可以看出 ， 在坡頂屈服區(qū)較大 ， 在寬度和深度方向上基本貫通 ， 而且下部稍微擾動 ， 坡頂就有較大的變形 ， 因此抗滑樁以上的堆積體存在局部失穩(wěn)的可能性 ， 建議對坡頂堆積體可以考慮削坡減載或結合其它支護措施進行加固處理 。 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 。 通過對開挖完建工況 、 正常運行 、 正常運行 +地震工況及庫水位驟降等幾種工況的分析比較 ， 欲保證能夠在該工程運行安全可靠 ， 需采取適當的加固支護措施 。 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 。 挖樁孔 、 挖坡腳 、 蓄水和地震作用對邊坡整體應力分布和應力水平影響不大 。 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 。 優(yōu)化加固方案中單根樁承受的最大推力比初步加固方案的小 ， 但是優(yōu)化方案中樁類似于懸臂梁結構 ， 而初步加固方案中樁類似于簡支梁結構 ， 優(yōu)化加固方案樁的最大彎矩和拉應力比初步加固方案的大 。 建議根據實際情況采取配筋改善樁的受力狀況 。 由于布樁較多而且比較密集 ， 樁孔開挖引起邊坡的變形較大 ， 可能在成孔時誘發(fā)邊坡失穩(wěn) ， 建議間隔開挖成孔或分期開挖成孔 。 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 。