壩體穩(wěn)定計(jì)算

1、. 初期壩的穩(wěn)定計(jì)算考慮到初期壩的筑壩材料為堆石，為無粘性土材料，按照碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，采用折線法計(jì)算初期壩壩坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。由于初期壩的透水性強(qiáng)、浸潤線的位置較低，且下游壩坡對壩體的穩(wěn)定性起關(guān)鍵作用，故不計(jì)算壩體上游坡的穩(wěn)定情況。1） 計(jì)算工況按照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，計(jì)算工況應(yīng)包括正常工況、洪水工況和特殊工況三種。小河金礦尾礦庫工程所在區(qū)域的地震設(shè)防烈度為6度，根據(jù)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，可以不計(jì)算地震工況。因初期壩的透水性很強(qiáng)，穩(wěn)定計(jì)算中可以不考慮浸潤線對下游壩坡的影響，因此設(shè)計(jì)只計(jì)算正常工況下的壩坡穩(wěn)定性。2） 計(jì)算參數(shù)參考其他工程的經(jīng)驗(yàn)和業(yè)主提供的數(shù)據(jù)，初期壩的計(jì)算參數(shù)選取工程

2、中最常用的總應(yīng)力法計(jì)算參數(shù)，如表5-1所示。表5-1 壩體穩(wěn)定計(jì)算參數(shù)表 穩(wěn)定計(jì)算的參數(shù)部位粘聚力C(kPa)內(nèi)摩擦角（度）天然重度kN/m3飽和重度kN/m3初期堆石壩038.02120基巖039.022233） 穩(wěn)定計(jì)算：初期堆石壩材料的粘聚力為零，按照碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，采用折線法進(jìn)行初期壩壩坡的穩(wěn)定計(jì)算，計(jì)算公式如下：式中：En抗滑力在水平方向投影的總合；Ea滑動(dòng)力在水平方向投影的總和；-各滑塊的摩擦角；Gi各滑塊的重量；-各滑塊滑動(dòng)面的傾角。-計(jì)算項(xiàng)目： 小河初期堆石壩穩(wěn)定-計(jì)算簡圖控制參數(shù): 采用規(guī)范:碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范(SL274-2001) 計(jì)算工期:穩(wěn)定滲流期 計(jì)算

3、目標(biāo):安全系數(shù)計(jì)算 滑裂面形狀: 折線形滑面 不考慮地震坡面信息 坡面線段數(shù) 5 坡面線號 水平投影(m) 豎直投影(m) 超載數(shù) 1 34.000 17.000 0 2 2.000 0.000 0 3 30.000 15.000 0 4 4.000 0.000 0 5 52.000 -26.000 0土層信息 坡面節(jié)點(diǎn)數(shù) 6 編號 X(m) Y(m) 0 0.000 0.000 -1 34.000 17.000 -2 36.000 17.000 -3 66.000 32.000 -4 70.000 32.000 -5 122.000 6.000 附加節(jié)點(diǎn)數(shù) 6 編號 X(m) Y(m) 1

4、-10.000 0.000 2 -10.000 -3.000 3 130.000 8.000 4 130.000 -6.000 5 64.000 -1.250 6 64.000 -0.750 不同土性區(qū)域數(shù) 2 區(qū)號 重度 飽和重度 粘聚力 內(nèi)摩擦角 水下粘聚 水下內(nèi)摩 十字板? 強(qiáng)度增 十字板羲? 強(qiáng)度增長系 全孔壓 節(jié)點(diǎn)編號 (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度) 力(kPa) 擦角(度) (kPa) 長系數(shù) 下值(kPa) 數(shù)水下值 系數(shù) 1 21.000 22.000 0.000 38.000 0.000 34.000 - - - - - (0,-5,-4,-3,-2,-1

5、,) 2 22.000 23.000 0.000 38.000 0.000 38.000 - - - - - (0,1,2,4,3,-5,)計(jì)算條件 穩(wěn)定計(jì)算目標(biāo): 自動(dòng)搜索最危險(xiǎn)滑面 穩(wěn)定分析方法: 簡化Janbu法 土條寬度(m): 1.000 非線性方程求解容許誤差: 0.00001 方程求解允許的最大迭代次數(shù): 50 搜索有效滑面數(shù): 100 起始段夾角上限(度): 5 起始段夾角下限(度): 45 段長最小值(m): 10.667 段長最大值(m): 21.333 出口點(diǎn)起始x坐標(biāo)(m): -32.000 出口點(diǎn)結(jié)束x坐標(biāo)(m): 66.000 入口點(diǎn)起始x坐標(biāo)(m): 0.000

6、入口點(diǎn)結(jié)束x坐標(biāo)(m): 122.000-計(jì)算結(jié)果:- 滑動(dòng)安全系數(shù) = 1.563 最危險(xiǎn)滑裂面 線段標(biāo)號 起始坐標(biāo)(m,m) 終止坐標(biāo)(m,m) 1 (36.036,17.018) (53.827,25.751) 2 (53.827,25.751) (66.001,32.000)經(jīng)過試算，正常工況下初期壩壩坡的最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1.563，大于規(guī)范規(guī)定的最小安全系數(shù)值1.15.尾礦庫壩體滲流穩(wěn)定性分析各土層參數(shù)確定依據(jù)工勘提供的各土層參數(shù)，并結(jié)合選廠尾砂性能參數(shù)，本次新建尾礦庫滲流穩(wěn)定性分析選取參數(shù)如下：各土層參數(shù)土層名稱kN/m3CkPa滲透系數(shù)（cm/s）經(jīng)驗(yàn)值初期堆石壩21035

7、0.1基巖220381.010-7尾中砂14.57.84181.510-3尾細(xì)砂157.84161.310-3尾粉砂169.8163.7510-4尾礦壩滲流分析（1）正常運(yùn)行浸潤線計(jì)算結(jié)果采用AutoBANK綜合以上工況進(jìn)行二維有限元模擬，壩體終高（+712m）正常水位按709m考慮。正常工況計(jì)算結(jié)果圖*滲流計(jì)算結(jié)果摘要*模型加載步=1單元數(shù)=382節(jié)點(diǎn)數(shù)=843最高水位=709單寬滲流量=9.35E-07最大出逸水力梯度=2.77E-01（2）洪水運(yùn)行浸潤線計(jì)算結(jié)果本次計(jì)算按照尾礦庫終期最大壩高時(shí)相應(yīng)等別最小干灘長度50m時(shí)水位，作為洪水運(yùn)行工況。洪水工況計(jì)算結(jié)果圖*滲流計(jì)算結(jié)果摘要*模型加

8、載步=1單元數(shù)=377節(jié)點(diǎn)數(shù)=830最高水位=711單寬滲流量=2.24E-05最大出逸水力梯度=2.24E-05經(jīng)計(jì)算，壩體正常工況下及洪水工況下浸潤線總體較低，浸潤溢出點(diǎn)在初期壩內(nèi)坡堆石反濾體內(nèi)，說明滲透是相對安全的。由于初期壩內(nèi)側(cè)堆石反濾體及壩體加固的堆石體滲透系數(shù)較大，滲透能力強(qiáng)，該處水力坡降較大，但反濾體為堆石體，滲透力小于堆石自重，因而發(fā)生滲透破壞的可能性較小。穩(wěn)定性分析壩體穩(wěn)定性分析采用瑞典圓弧法計(jì)算，求出安全系數(shù)最小值，并滿足設(shè)計(jì)規(guī)范相應(yīng)規(guī)定。本區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g。 規(guī)范規(guī)定壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)K值 壩等別正常運(yùn)行洪水運(yùn)行特殊運(yùn)行三1.2

9、01.101.05四、五1.151.051.00滑弧法計(jì)算壩坡穩(wěn)定，主要是滑弧位置的確定和計(jì)算公式的選擇，由于地基、尾礦壩、尾礦性質(zhì)和其它外力條件不同，滑弧的位置有以下幾種情況：（1） 地基條件較好，一般容易在坡腳處發(fā)生滑動(dòng)。（2） 地基較弱時(shí)可能連同一部分地基一起滑動(dòng)。（3） 若尾礦壩強(qiáng)度較高，也可能在尾礦壩壩頂以上發(fā)生滑動(dòng)。（4） 在特殊的情況下，最不利的滑弧位置也可能發(fā)生在尾礦未達(dá)到最終堆積標(biāo)高以前的某個(gè)斷面上。滲流穩(wěn)定分析采用有限元數(shù)值方法，計(jì)算軟件采用河海大學(xué)工程力學(xué)研究所、南京水準(zhǔn)科技有限公司Autobank6.0（HH-SLOPE）計(jì)算軟件計(jì)算，分別進(jìn)行正常和洪水位運(yùn)行工況下的分

10、析計(jì)算。根據(jù)按照現(xiàn)行尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程AQ2005-2006、選礦廠尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范ZBJ1-90確定尾礦庫壩體抗滑穩(wěn)定性計(jì)算荷載組合如下表： 尾礦庫壩體抗滑穩(wěn)定性計(jì)算荷載組合 荷載類別計(jì)算工況及方法12345正常運(yùn)行總應(yīng)力法有有有效應(yīng)力法有有有洪水運(yùn)行總應(yīng)力法有有有效應(yīng)力法有有有運(yùn)行工況：1. 正常運(yùn)行尾礦庫水位處于正常生產(chǎn)水位時(shí)的運(yùn)行情況； 2. 洪水運(yùn)行尾礦庫水位處于最高洪水位時(shí)的運(yùn)行情況。荷載類別：1. 筑壩期正常高水位的滲透壓力； 2. 壩體自重； 3. 壩體及壩基中的孔隙水壓力； 4. 最高洪水位有可能形成的穩(wěn)定滲透壓力。 根據(jù)瑞典圓弧法進(jìn)行壩坡穩(wěn)定分析，尾礦壩穩(wěn)定安全系數(shù)公式：K

11、c=Wicositgcl/（WisiniMc/R）式中Wi各土條重量；i 過各土條中線的滑弧半徑與過滑弧圓心的法線間的夾角，度；R滑弧長度；c、總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)；l滑弧長度，m；Mc作用在滑弧中心的地震力矩，Mc=Ea，KNm；E作用在滑動(dòng)土體重心的水平地震慣性力，；a地震力至滑動(dòng)中心的力臂，m。正常工況：分條數(shù)量: 30滑面形式: 圓弧,滑動(dòng)方向:左計(jì)算方法: 有效應(yīng)力法,瑞典法安全系數(shù): 1.526抗滑力=4832.4309KN,滑動(dòng)力=3167.6873KN正常工況穩(wěn)定計(jì)算滑弧圖 k=1.526洪水工況：分條數(shù)量: 30滑面形式: 圓弧,滑動(dòng)方向:左計(jì)算方法: 有效應(yīng)力法,瑞典法安全系

12、數(shù): 1.125抗滑力=7908.2694KN,滑動(dòng)力=7027.6653KN洪水工況穩(wěn)定計(jì)算滑弧圖 k=1.125特殊工況：工 分條數(shù)量: 30滑面形式: 圓弧,滑動(dòng)方向:左地震加速度: 0.050g計(jì)算方法: 有效應(yīng)力法,瑞典法安全系數(shù): 1.028抗滑力=7932.5871KN,滑動(dòng)力=7720.0933KN特殊工況穩(wěn)定計(jì)算滑弧圖 k=1.028設(shè)計(jì)對尾礦壩代表性斷面進(jìn)行模擬概化，同時(shí)根據(jù)滲流計(jì)算和模擬壩體浸潤線分布，分別計(jì)算處不同工況下的最小穩(wěn)定安全系數(shù)如下表。穩(wěn)定計(jì)算成果分析表工況計(jì)算值規(guī)范值正常運(yùn)行1.5261.15洪水運(yùn)行1.1251.10特殊工況1.0281.00經(jīng)計(jì)算尾礦壩最小安全系數(shù)均大于規(guī)范要求的最小安全系數(shù)。尾礦壩的安全穩(wěn)定為企業(yè)生產(chǎn)、渡汛、堆存尾礦及回水等奠定了堅(jiān)實(shí)地基礎(chǔ)。3.9.3.3攔洪壩構(gòu)造攔洪壩采用漿砌石砌筑，壩頂寬度為2.0m，高12m，壩頂高程722.0m。隧洞進(jìn)口底緣高程為713m，攔洪壩上游壩面鉛直、下游面坡比為1：0.85。對攔洪壩的上游表面按照防滲的要求采取勾縫處理，砌筑材料：M7.5水泥砂漿、MU30毛石，M10水泥砂漿勾縫，勾縫不