有限元法在土石坝渗流稳定及抗滑稳定分析中的应用.pdfVIP

第 32卷第 6期 华 北 水 利 水 电 学 院 学 报 Vo1．32N0．6 2011年 12月 JournalofNoAhChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPower Dee．2011 文章编号 ：1002—5634(2011)06—0045—03 有限元法在土石坝渗流稳定及抗滑稳定分析中的应用 宋永嘉 ，韩晓育，田林钢，张献才 (华北水利水 电学院，河南 郑州 450011) 摘 要 ：基于渗流有限元分析的基本原理 ，以某土石坝工程为例 ，对土石坝 的典型断面进行二元渗流分析 ，应 用有限元法对典型坝坡进行渗流稳定及抗滑稳定计算与分析 ，为土石坝的安全评价提供依据． 关键词 ：土石坝 ；有限元法 ；渗流稳定；抗滑稳定 有限元法是近 40年来随着计算机的广泛应用 而产生的一种数值方法．由于它具有精确、高效的特 点，能更好地适应复杂 的边界条件 、坝体 、非均质坝 基和各向异性等不同的情况 ，所 以在工程设计 中逐 一 倒 渐得到广泛应用…．用有限元法分析边坡渗流稳定 鲎 问题考虑 了土体的非线性本构关系 ，能够模拟边坡 坝基 的施工过程 ，可适用于任意复杂 的边界条件 ，并 且能够更好地反映土坡的不均质性 、土的强非线性 、 图 1 渗流计算典型断面(单位 ：cln) 土的渗流 固结过程 、土的剪胀性等诸多因素的影响， 可以提供土坡失稳破坏发展过程 的全部应力和变形 2 渗流稳定分析 信息．因此 ，笔者应用有限元法对土石坝的渗流稳定 2．1 允许渗透坡降计算 及抗滑稳定进行了分析及计算 ，通过计算 出边坡 内 进行渗流稳定分析 ，首先要根据 已知数据得出 每一单元 的应力 ，按照沿整个滑裂面的抗剪强度与 允许渗透坡降的最大值．此大坝属于宽广河谷 中的 实际产生 的剪应力之比来求得安全系数． 土石坝 ，所以渗流分析计算采用有限元二维渗流分 1 工程概况 析方法 ，土层 中的渗透系数按照各 向同性考虑，渗流 计算取坝体最大断面进行研究 ]． 某大坝设计标准为 30年一遇，校核标准为 300 1)计算渗透坡降-，按照达西定律基本公式 年一遇．设 计 洪水 位为 536．79m，校核 水位 为 538．00In，正常蓄水位为534．54in．坝址两岸及沟床 ．，： (1) L 覆盖物均为黄土；左岸上游及 中间土梁为黄粒土 ，大 式中：．，为渗透坡降；△ 为上下游水头差 ；L为渗透 坝断面为透水地基上 的有棱体排水的均质土石坝 ， 途径长度． 上游坝坡为 1：2．0，下游边坡为 1：1．5和 1：1．75，在 2)发生流土的临界渗透坡降按以下公式计算 下游坝面531in高程处设置一马道 ，该马道宽 1．5m， 大坝典型断面选取主河槽