进水口边坡稳定分析及数值模拟PPT格式课件下载.ppt

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结构工程指导老师：

刘正才指导老师：

刘正才教授教授2岩质边坡稳定影响因素分析及综合评价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安全监测研究柘溪水电站进水口边坡数值模拟分析柘溪水电站进水口边坡数值模拟分析3图图1柘溪水电站进水口边坡示意图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柘溪水电站进水口边坡数值模拟分析p主要研究内容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进水口边坡开挖稳定综合评价5u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；

u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。

u进水口左侧坡6监测网及监测仪器监测网及监测仪器水平位移监测基准网图图7柘溪水电站施工控制网柘溪水电站施工控制网垂直位移监测基准网图图8扩机工程水准控制网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柘溪水电站进水口边坡安全监测研究7多点位移计埋设钢筋计埋设图图9多点位移计多点位移计图图10钢筋计钢筋计8多点位移计：

进水口边坡内观资料分析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。

图图111-1剖面多点位移计剖面多点位移计图图123-3剖面多点位移计剖面多点位移计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。

图图131-1剖面锚杆计过程线剖面锚杆计过程线图图143-3剖面锚杆计过程线剖面锚杆计过程线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。

图图151-1剖面锚索变化过程线剖面锚索变化过程线图图163-3剖面锚索变化过程线剖面锚索变化过程线11进水口外观资料分析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。

图图17LD02水平位移水平位移图图18LD07水平位移水平位移图图19LD10水平位移水平位移竖向位移：

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。

图图20测点高程位移变化过程线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。

图图211-1剖面测斜孔观测数据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柘溪水电站进水口边坡数值模拟分析l剖面剖面1-1数值结果分析数值结果分析l剖面剖面3-3数值结果分析数值结果分析l监测数据和数值结果比较监测数据和数值结果比较l锚杆加固效果分析锚杆加固效果分析15剖面剖面1-1数值结果分析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图221-1剖面开挖竖向位移云图剖面开挖竖向位移云图图图231-1剖面开挖水平位移云图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图241-1剖面开挖竖向应力云图剖面开挖竖向应力云图图图251-1剖面开挖水平应力云图剖面开挖水平应力云图17剪应变增量图图261-1剖面开挖剪应变增量云图剖面开挖剪应变增量云图183-3剖面数值结果分析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图273-3剖面开挖竖向位移云图剖面开挖竖向位移云图图图283-3剖面开挖水平位移云图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图293-3剖面开挖竖向应力云图剖面开挖竖向应力云图图图303-3剖面开挖水平应力云图剖面开挖水平应力云图剪应变增量20图图313-3剖面开挖剪应变增量图剖面开挖剪应变增量图21监测数据和数值模拟结果比较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监测数据数值模拟结果监测点数值（mm）监测点数值（mm）JM41-2-17.14HIST36.88JM41-2-24.6HIST46.35JM41-2-33.8HIST55.3JM41-2-42.0HIST64.4表表1高程高程206m多点位移计监测数据和数值模拟位移多点位移计监测数据和数值模拟位移对比表对比表监测数据数值模拟结果监测点数值（mm）监测点数值（mm）JM41-1-14.8HIST137.28JM41-1-22.0HIST146.1JM41-1-31.0HIST155.1JM41-1-41.0HIST163.8表表2高程高程166m多点位移计监测数据和数值模拟位移对多点位移计监测数据和数值模拟位移对比表比表锚杆应力数据和数值模拟结果22监测数据数值模拟结果监测点数值（MPa）监测点数值（MPa）JAS1-12140HIST41133JAS1-1112HIST442.2JAS1-1070HIST4753.2JAS1-930HIST5022.2JAS1-823HIST5336.7JAS1-710HIST6653.1JAS1-440HIST6932JAS1-3170HIST82159表表3实测锚杆应力和数值模拟结果对比表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监测数据数值模拟结果监测点数值（kN）监测点数值（kN）JPR1-21740HIST571918JPR1-12050HIST731940表表4实际监测锚索数据和数值模拟结果对比表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测孔编号监测数据数值模拟结果数值（mm）深度（m）数值（mm）深度（m）JIN1-1-3.20-7.130JIN1-1-1.85-6.765JIN1-11.710-6.4610JIN1-1-315-6.2615JIN1-1-820-6.0420JIN1-1-3.125-5.7325JIN1-1-3.330-5.330JIN1-1-2.832-4.7132表表5实际监测深斜孔数据和数据模拟结果对比表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锚杆及锚索加固效果研究塑性区大小不加支护不加支护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。

图图32不同工况开挖边坡塑性区不同工况开挖边坡塑性区剪应变增量25不加支护不加支护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。

图图33不同工况开挖剪应变增量图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。

图图34不同工况下监测点位移图不同工况下监测点位移图27总结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：

p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。

p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。

p监测数据和数值模拟结果较吻合。

p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。

展望展望29Thankyou