进水口边坡稳定分析及数值模拟.ppt

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柘溪水电站进水口边坡稳定分析及数值模拟,报告人：

胡浩专业：

结构工程,指导老师：

刘正才教授,2,岩质边坡稳定影响因素分析及综合评价,柘溪水电站进水口边坡安全监测研究,柘溪水电站进水口边坡数值模拟分析,3,图1柘溪水电站进水口边坡示意图,4,柘溪水电站进水口边坡安全监测研究,柘溪水电站进水口岩质边坡稳定性综合评价,柘溪水电站进水口边坡数值模拟分析,主要研究内容,水电工程-高陡岩质边坡失稳-边坡事故-巨大危害，水电站进水口边坡的稳定性研究。

本文以柘溪水电站为背景，对其进水口边坡进行以下研究。

进水口边坡开挖稳定综合评价,5,进水口正向坡,大角度斜交，开挖坡比略，无断层切割，无贯穿性结构面，整体较稳定；,进水口右侧坡,层状碎裂结构、层间错动和节理，不具备整体滑动的边界条件。

节理和层面组合的不稳定性楔形体规模不大，采取支护能保证边坡稳定。

反向坡、岩性坚硬致密、弱风化。

层间错动与节理，不具备整体滑坡的边界条件。

节理和层面组合的不稳定性楔形体规模不大，边坡稳定性较好。

进水口左侧坡,6,监测网及监测仪器,水平位移监测基准网,图7柘溪水电站施工控制网,垂直位移监测基准网,图8扩机工程水准控制网,柘溪水电站进水口边坡安全监测研究,7,8,多点位移计：

进水口边坡内观资料分析,位移量较小，1-1，2-2，4-4断面10mm；3-3断面因地质结构比较破碎，位移值稍大，且受施工因素影响也较大。

图111-1剖面多点位移计,图123-3剖面多点位移计,9,锚杆应力计：

边坡开挖后锚杆应力值有较大的增加，边坡开挖完成后锚杆应力值趋于稳定，受温度和降水的影响而上下波动。

图131-1剖面锚杆计过程线,图143-3剖面锚杆计过程线,10,预应力锚索：

从图可知，预应力锚索施工后预应力值都有较大损失，开挖完成后荷载值在一定范围内呈正弦波动。

图151-1剖面锚索变化过程线,图163-3剖面锚索变化过程线,11,进水口外观资料分析,水平位移：

进水口边坡目前处于稳定状态，正向坡仅有微弱的向河心方向的位移，其测值变化主要受观测精度影响。

图17LD02水平位移,图18LD07水平位移,图19LD10水平位移,竖向位移：

12,边坡开挖完成后观测点的沉降值缓慢的增大，最大沉降值为-20mm,为测点LD07，可能原因是3-3剖面为层状破碎岩体结构受开挖爆破的影响边坡变形较大；其他测点的沉降值都较小。

图20测点高程位移变化过程线,测斜孔观测数据：

13,边坡在开挖完成后没有明显的错动，最大水平位移为8mm，出现在边坡深度19-20m处，对应高程为185m；其他深度各点的位移变化很小，在一定范围内变化，边坡处于稳定状态。

图211-1剖面测斜孔观测数据,14,柘溪水电站进水口边坡数值模拟分析,剖面1-1数值结果分析剖面3-3数值结果分析监测数据和数值结果比较锚杆加固效果分析,15,剖面1-1数值结果分析,边坡开挖竖向位移图,边坡开挖水平位移图,图221-1剖面开挖竖向位移云图,图231-1剖面开挖水平位移云图,16,边坡开挖竖向应力图,边坡开挖水平应力图,图241-1剖面开挖竖向应力云图,图251-1剖面开挖水平应力云图,17,剪应变增量,图261-1剖面开挖剪应变增量云图,18,3-3剖面数值结果分析,边坡开挖竖向位移图,边坡开挖水平位移,图273-3剖面开挖竖向位移云图,图283-3剖面开挖水平位移云图,边坡开挖竖向应力图,19,边坡开挖水平应力图,图293-3剖面开挖竖向应力云图,图303-3剖面开挖水平应力云图,剪应变增量,20,图313-3剖面开挖剪应变增量图,21,监测数据和数值模拟结果比较,多点位移计监测数据和数值模拟位移对比表,表1高程206m多点位移计监测数据和数值模拟位移对比表,表2高程166m多点位移计监测数据和数值模拟位移对比表,锚杆应力数据和数值模拟结果,22,表3实测锚杆应力和数值模拟结果对比表,锚索轴力和数值模拟结果,表4实际监测锚索数据和数值模拟结果对比表,深斜孔水平位移和数值模拟结果,23,表5实际监测深斜孔数据和数据模拟结果对比表,24,锚杆及锚索加固效果研究,塑性区大小,不加支护,加支护,加锚杆和锚索支护后塑性区面积大大减少，没有出现贯通。

图32不同工况开挖边坡塑性区,剪应变增量,25,不加支护,加支护,从图中可知不加锚杆支护后的剪应变增量区明显较大，剪应变增量值也有所加大，特别是在第四直坡和第五直坡处形成了剪应变增量贯通带，有形成滑坡的危险。

加支护后剪应变增量区大大减少，支护达到了很好的效果。

图33不同工况开挖剪应变增量图,边坡监测点位移变化,26,在锚杆长度范围内的监测点位移值大大减少，监测点13；超出锚杆长度范围对监测点的位移影响较小，监测点14，15。

图34不同工况下监测点位移图,27,总结,本文采用安全监测和有限差分数值模拟方法对柘溪水电站进水口边坡进行了稳定性分析，得到了以下结论：

稳定性影响因素：

地形地貌、地层岩性、地质构造、岩体结构及施工方法等，其中施工方法为主要因素。

边坡内力和变形在开挖阶段变化较大，开挖完成后趋于稳定，温度和降水量有一定影响，但无突变现象。

监测数据和数值模拟结果较吻合。

锚杆和预应力锚索加固效果很好。

28,由于本人能力和水平的有限还有许多地方需要更深入的研究，具体表现在：

1.本文数值模拟只是针对进水口边坡的两个剖面，没有对整个边坡进行实体建模。

2.在有限差分数值计算过程中没有进行动力计算，也没有考虑边坡开挖后的流变，进行这方面的研究可能更有意义。

展望,29,Thankyou,