flac軟件在攔水壩穩(wěn)定性中的應(yīng)用

FLAC軟件在攔水壩穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用摘要：壩體穩(wěn)定性是礦山企業(yè)安全生產(chǎn)的重要方面，做好壩體的穩(wěn)定性評價(jià)工作有非常重要的意義。該文介紹了FLAC的概況，并根據(jù)已知的工程地質(zhì)資料及巖石力學(xué)參數(shù)，用連續(xù)快速拉格朗日分析軟件FLAC模擬了攔水壩的穩(wěn)定性。通過模擬出壩體的應(yīng)力應(yīng)變和破壞場，了解壩體可能發(fā)生變形破壞的區(qū)域。為攔水壩的安全管理提供一些理論方面的依據(jù)。根據(jù)模擬出來的結(jié)果，提出了相應(yīng)的解決措施，確保其正常運(yùn)行，不至于發(fā)生垮壩事故，避免造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。關(guān)鍵詞：攔水壩；連續(xù)快速拉格朗日分析；穩(wěn)定性；措施ApplicationofFLACsoftwareinthestabilityanalysisofthedamsLeiDingdingMaHaitaoLiuYongfengZhouYifanAbstract:Damstabilityisanimportantaspectoftheminingenterprisesofproductionsafety,goodstabilityevaluationofthedamhasveryimportantsignificance.Thispaperintroducestheoverviewofthefastlagrangiananalysisofcontinua(FLAC).Accordingtotheknownengineeringgeologicaldataandrockmechanicsparameters,FLACsoftwaresimulatesthestabilityofthedams.Wecanunderstandthatthedammayoccurtotheareaofdeformationandfailurebythedisplacementofthesimulateddamdeformationanddestructionofthefield.Itisthebasisofsometheoreticalaspectsofthesafetymanagementofdams.Accordingtothesimulationresults,toputforwardspecificmeasurestoensureitsproperoperation,andwillnotcollapseaccidentoccurred,toavoidcausingcasualtiesandeconomiclosses.Keywords:dams；fastlagrangiananalysisofcontinua(FLAC)；stability；measure引言在我國，壩體事故時(shí)有發(fā)生，每次壩體事故不但造成人員傷亡，而且在經(jīng)濟(jì)上造成巨大的損失，在社會上引起極大反響。[1]壩體作為一個復(fù)雜的自然-人工系統(tǒng)，壩體的安全有效性受各種內(nèi)外因素的影響，管理不當(dāng)，容易引發(fā)各種安全環(huán)境問題。[2，3]評估壩體工作十分重要，對提高壩體的本質(zhì)安全狀況和安全管理水平，減少和控制壩體運(yùn)行中的危險(xiǎn)、有害因素，降低壩體生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)、預(yù)防事故發(fā)生，保護(hù)企業(yè)及下游居民的財(cái)產(chǎn)安全，保持壩區(qū)周邊的社會穩(wěn)定等方面都具有重要的意義。[4]本文利用FLAC軟件擅長進(jìn)行邊坡穩(wěn)定分析的特點(diǎn)，對紫金山金銅礦xxx攔水壩進(jìn)行穩(wěn)定性分析，為該公司攔水壩的安全管理提供一些理論方面的依據(jù)，確保其正常運(yùn)行，不至于發(fā)生垮壩事故，進(jìn)而對此理論應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行拓展，爭取為我國各行業(yè)壩體的安全管理以及災(zāi)害事故的預(yù)防做一些理論方面的研究工作。1工程概況1．1設(shè)計(jì)庫容設(shè)計(jì)開挖壩基高程為210.5m，溢流堰頂高程225m，非溢流段壩頂高程226.0m，最大壩高14.5m，壩頂寬1.8m，壩底寬4.5m。壩型為變圓心、變半徑、變中心角雙曲拱壩。壩面采用M10水泥砂漿砌方整塊石，壩腹用C10細(xì)骨料砼砌塊石。2011年1月紫金山金銅礦委托中冶長天國際工程有限責(zé)任公司對壩體進(jìn)行了加高設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)采用C20混凝土把xxx加高3m，壩體相應(yīng)加厚1.2m至2.2m。加高后，頂寬3m，底寬6.7m，非溢流段壩頂高程為229.0m，溢流堰頂高程為227.1m，泄洪方式仍為壩頂溢流，壩頂溢流段寬度仍為9m，溢流段仍設(shè)在左岸。施工順序?yàn)槭紫仍谠掠螇蚊嫒斯で懈铈I槽，再把新老混凝土交界面鑿毛，清洗干凈，在原下游壩面安裝連接錨桿，再埋設(shè)接縫漿灌系統(tǒng)，最后澆筑混凝土。施工時(shí)，先拆除已布置在壩下游的管道，其次清除壩下游表層礦渣淤積層及松散巖土。xxx攔水壩加高至229.0m標(biāo)高后總庫容為5.95萬m3。1．2工程地質(zhì)盾xxx泄竄個攔泥壩壩址在蟻?zhàn)辖鹕浇疸~礦功范圍的才溪同椒康村口附近的丸二廟溝口上游草段，處于原壩興體上游奧100m簡范圍內(nèi)的溝谷雪中，除左岸為梯一南北向伸展讓長約繪80m蜘的山鼻子外，舉周邊山勢雄偉奶。由于山鼻子電的存在，使河旗道由南北向轉(zhuǎn)波為南南西向。尤壩址河床高程皂為稍222.4~脈222.8m時(shí)標(biāo)高。全部河掠床堆滿泥沙碎凈石，兩岸均可咐見巖石裸露。嫌壩址巖性單一錢，為中細(xì)粒棕哭紅色花崗巖。抄左岸山鼻子巖嫌石含較多鐵質(zhì)搭，具有硅化和乏綠泥石化。裸孟露巖石基本處爹于弱風(fēng)化狀態(tài)危，致密堅(jiān)硬，恰局部構(gòu)造破碎恥處有強(qiáng)風(fēng)化巖鍬存在；左岸山液鼻子上部巖體柴較破碎，其下冒部和右岸仍完冠整性較好。稿壩址區(qū)內(nèi)構(gòu)造幫總體上坊較簡單，但兩奴岸差別較大。奔右岸山鼻尖正抽對面山提的小旅溝谷夜為一條小斷層敬，產(chǎn)狀蓄為莖300°/N往E莫（上游典）宴∠敢70褲°椒左右，在其下秧游有一塘條捏280°/S荒E緩（下游笑）路∠丙70~75窮°效的小斷層。都舟屬于陡傾角、換規(guī)模小。左岸女山鼻子范圍構(gòu)薪造相對復(fù)雜些足，主要是山鼻改子近凹陷處及倆外側(cè)近山鼻子瑞的高突部位有丙兩條較大斷層高（川稱興F慚1秧、墾F勉2圓）及其破碎帶瓜存在，且橫切縫過整個鼻子山樓體。其寬度都丈達(dá)受2~妄2.2m梯，產(chǎn)狀分別輛為咳320°/N跟E棟（河床汪）災(zāi)∠滲70腎°胞和狗280°/N山E招∠刮50~60演°是。尤以凹部斷鐘層破碎較強(qiáng)烈坑，破碎巖石塊襪度小，風(fēng)化和軌綠泥石化也較元強(qiáng)。思而玩F枕2挪斷層破碎帶中靜巖石復(fù)受硅化而，致密堅(jiān)硬，纏風(fēng)化不強(qiáng)是其徒有利的一面。承再者山鼻子頂喂端往外（北端車）還有兩條橫名切山體的小斷灘層，程扁豆體腫狀，寬度都璃在償0.05~雁0.15m袋，且局部張開彎，產(chǎn)扶狀悔320°/N鋼E侵（河床四）以∠棟70~72旅°怨。另有一組主敏裂隙，產(chǎn)狀英為諸210°/N中W?。ㄉ嚼锸罚╇姟咸?5~80媽°扇，大部呈閉合各狀態(tài)，偶見局喂部張開狀態(tài)。球2猛麗壩體穩(wěn)定性分換析滋2鹽．圖1攻FLAC錢軟件概述窄FLA跳C嘗是虎FastL樸agrang綠ianAn躁alysis勻ofCo胃ntinua純(業(yè)橡連續(xù)的快速拉情格朗日分躍析座)字籮的縮寫，用[5]妹是基于顯式有桃限差分法的數(shù)暫值分析方法，嗚[尖6剝]舟它是著名學(xué)者卸、英國皇家工拴程院院士、離犧散元的發(fā)明嚴(yán)者呀Peter衫Cundal孕l(wèi)黎博士在上世證紀(jì)躍70凝齒年代中期開始意研究開發(fā)的面葬向土木建筑、怠采礦、交通、考水利、地質(zhì)、營核廢料處理、卵石油及環(huán)境工父程的通用軟件峰系統(tǒng)，是美困國柴Itasca胡訓(xùn)國際咨詢集團(tuán)緊公司的軟件和[7]指核心產(chǎn)鵝品姿(斥乖包括鼓FLA禽C噸，辟FLAC3抽D幼，混FLAC/驚SLOP旺E掉，防UDE廁C傷，漸3DE確C補(bǔ)，舉PFC2D兩漢及矮PFC3D倡)壤最知名的軟件適系統(tǒng)之一性。京FLAC(琴1986夠嘴年耀)裁踐在全球七十多伍個國家得到廣病泛應(yīng)用，在國霧際土木工銜程夾(宅表尤其是巖土工掌程劫)挽廉的學(xué)術(shù)界和工仆業(yè)界贏得廣泛句的贊譽(yù)。賓[臂8抓]劃快速拉格朗日障分析是一種基陸于顯式有限差級分法的數(shù)值分臥析方法全[9]稱，它可以模擬郊巖土或其他材饒料的力學(xué)行為聚。它基于顯式紹差分法求解運(yùn)席動方程和動力章方程，將計(jì)算返區(qū)域劃分為若滲干個單元，單取元之間用節(jié)點(diǎn)簡相連，對于在軍一個節(jié)點(diǎn)施加具荷載后，該節(jié)歌點(diǎn)的運(yùn)動方程漲可以寫成時(shí)間孩步長的有限差針分形式，在某窄一微小時(shí)間步洗長內(nèi)，作用于駁該點(diǎn)的荷載只受對相鄰的若干挖節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生影響皺，這樣，根據(jù)樹單元節(jié)點(diǎn)的速因度變化及時(shí)間榮步長，可求出泄單元之間的相尖對位移，從而齡求出單元應(yīng)變資，然后再根據(jù)副材料本構(gòu)模型夾求解單元應(yīng)力舒，隨著時(shí)間步幅長增加，這一去過程將擴(kuò)展到痕整個計(jì)算范圍云。驟FLAC辱3D坐奸程序通過計(jì)算傲單元之間的不鳴平衡力，將上掩一步得出的不秩平衡力重新分亦布到各節(jié)點(diǎn)，插再進(jìn)行下一步永的迭代，直至手整個計(jì)算體系億達(dá)到平衡狀祝態(tài)露(賣不平衡力足夠價(jià)小或各節(jié)點(diǎn)位慰移趨于穩(wěn)排定臣)津。這種算法可塞以準(zhǔn)確地模擬元材料的屈服、譽(yù)塑性流動、軟精化直至大變形申，尤其在材料禮的彈塑性分析久、大變形分析促以及模擬施工刮過程等領(lǐng)域有圾其獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)廳。夢[繪10蛛]匹2抹．眼2數(shù)巖石力學(xué)參數(shù)純計(jì)算參數(shù)采閥用下200燃1廚年熔4段月中冶長天國魄際工程有限責(zé)倒任公司《初步謎設(shè)計(jì)》給出的點(diǎn)力學(xué)參數(shù)。壩養(yǎng)基巖石物理力制學(xué)參數(shù)：飽和粗抗壓強(qiáng)庫度刪90~100跟Mp林a屆，彈性模欣型伸1.4×10順4使~1.6×1榜0障4隊(duì)Mp饒a輸，泊松繪比插0.24~0丑.2叨5施，抗剪切摩擦臨系沸數(shù)慢0.65~0規(guī).6以7昏，抗剪斷摩擦趕系泄數(shù)需1.1~1.攻2目，抗剪斷摩擦策凝聚麥力噴>2.0Mp譯a端。壩體采鉤用洋C1亡0熄細(xì)石砼砌塊石飄，密度嶄2352kg偷/m研3拐，抗壓強(qiáng)什度壯40.30M逃pa~51.滾70Mp絮a灣。參照壩體應(yīng)灣力計(jì)算，并為棄保證壩體整體湊安全性，對強(qiáng)價(jià)度系數(shù)進(jìn)行折午減，選取基巖拒彈性模騎量治1×10轉(zhuǎn)9固p其a燕，泊松攻比渴0.2豆4播；砌體彈性模束量叉5×10揪8淚p唉a痰，泊松牧比財(cái)0.2膠2挪，線膨脹系則數(shù)業(yè)0.71×1哄0族-5膜/庸度，氣體質(zhì)量遙2300k織g蔽/m倉3先。影2緣．參3呈模型建立揮采聾用石FLAC-3難D都有限差分模擬旦軟件，建立部xxx洪墓霞攔水拱壩三維依模型，如厘圖麥1萄所示。分析壩初體應(yīng)力和洪水筆位蓄水穩(wěn)定性酒。拱壩模型參材照中冶長天國細(xì)際工程有限責(zé)邪任公病司想201稼1喊年減1暫月提交的《紫皆金山金銅礦坐xxx濾分埋攔水壩工程初護(hù)步設(shè)計(jì)說明書貍》，按照控制踏點(diǎn)、圓心點(diǎn)的批準(zhǔn)確坐標(biāo)建立奮，適當(dāng)簡化兩尼側(cè)山體，以壩徑體軸線下游方損向蕉為女X宇軸正向，建立緣模境型籮Y刪方向長壺80m側(cè)，餓X則方向?qū)掙?8m傾，頂寬籍3m蘭，底寬劇6.7m宴，壩頂高程為僅229.0m并，壩高憶18.5m同。在模型底部犬約束垂直位移宵，在模型兩側(cè)您約略束煌X張、章Y棚方向水平位移擊，假設(shè)山體穩(wěn)膜定，不發(fā)生變越形。帳圖私1今xxx散是符大壩分析模型權(quán)2憲．確4嫁模擬結(jié)果及分圖析棕按照洪水位水疑壓力計(jì)算，巖模擬結(jié)果如店圖污2浸和調(diào)圖蠟3學(xué)所示，你大壩最大主壓斜應(yīng)力計(jì)為貢0.88Mp服a航，位于下游壩物面中部兩側(cè)壩守肩，最大主拉根應(yīng)隙力合0.09Mp惜a聞，位于下游壩欠面下部壩基處倆。水位由死水猜位提升至洪水刺位造成壩體變跡形以水平位移罪為主，最大位眉移辮2.2mm醋。斑圖糕2鑒xxx止足嗽大壩最大主應(yīng)詢力云圖潛圖籮3燭xxx挨撤杏大壩位移矢量絕圖就用楚FLAC服對可能破壞的坦區(qū)域進(jìn)行模擬娃，得到鴨圖男4抬、旋圖寺5而和圖莖6竹所示的破壞區(qū)想域的預(yù)測圖，技從破壞場來看胳，下游壩面較損上游壩面易發(fā)萌生破壞，破壞河范圍集中在壩貼體兩肩，同時(shí)埋頂部和中部易瘡產(chǎn)生橫向裂縫斷。因此檢查重簽點(diǎn)應(yīng)排查下游功壩面中部和壩樹體兩側(cè)產(chǎn)生的鮮出水孔、裂縫阿等隱患點(diǎn)。脖圖敗4瞎缸xxx秩曲議大壩下游面破戴壞區(qū)域預(yù)測圖窗圖幫5緞余xxx守界坡大壩上游面破臉壞區(qū)域預(yù)測圖稱圖舊6雪院位移放大肯5000診倍破壞趨勢預(yù)奔測圖效2興．炸5括評價(jià)結(jié)論共壩體應(yīng)力計(jì)算納結(jié)果表明，在手各種工況下，開拱壩穩(wěn)定性遠(yuǎn)符頸合規(guī)范要求，筐最大壓應(yīng)罵力嘗0.88Mp豪a涌，最大拉應(yīng)小力始0.09Mp奪a絮，拱壩蓄水后能最大變形以水央平位移為主，占最大位移伯2.2mm迫。易發(fā)生破壞配的區(qū)域位于下萍游壩面和壩肩罩位置，從最大貸位移來看，壩悼體易發(fā)生的破疊壞形式是下游苦壩面開裂造成戶的涌水。3對策措施袋1監(jiān)）廚xxx鉆遞泰攔水壩上游是啦紫金山金銅礦能的排渣場，排拒查場高達(dá)近百坐米，雖然在中晉間建有巴xxx但哲駁攔渣壩，但攔澡渣壩庫容較小耽，循因此應(yīng)加強(qiáng)排劑查場的安全管純理，防止雨季現(xiàn)形成大規(guī)模的局泥石流沖擊央xxx匙竿障壩體。蓋2?。┖魓xx棍翻柔攔水壩庫容較鍵小，起調(diào)節(jié)作掀用微小，所以素在洪水期快到起來時(shí)，應(yīng)通過柱放水閘泄掉一脫部分洪水，以戚增加該水庫的鹽調(diào)洪能力園。伍劉3密）應(yīng)定期對壩坊體質(zhì)量進(jìn)行安煤全檢測，并對臭壩體進(jìn)行檢查預(yù)，發(fā)現(xiàn)有滲流始等現(xiàn)象要及時(shí)鉛處理。躲4禿）加強(qiáng)雨天和絞暴雨期間巡壩唉工作，發(fā)現(xiàn)問羅題及時(shí)匯報(bào)和剩處翠理。4結(jié)語寸本文毅用樂FLAC釀3D屠計(jì)算軟件完成備了對該攔水壩選的穩(wěn)定性計(jì)算漆，通過對計(jì)算舒結(jié)果的分析，籃壩體的應(yīng)力應(yīng)司變符合一般規(guī)齊律，壩體整體仆穩(wěn)定性較好，裝能夠滿足結(jié)構(gòu)會穩(wěn)定性要求?，F(xiàn)同時(shí)駕FLAC迎3D無模擬結(jié)果還比冰較直觀的提供熱了該壩體最可川能發(fā)生變形破粒壞的部位，為聞紫金山金銅礦攝xxx托蠻示攔水壩的安全乓管理提供了理株論方面的依據(jù)鐘，確保其正常歌運(yùn)行。參考文獻(xiàn)：患[1]抄族胡毅．關(guān)于尾玻礦庫壩體穩(wěn)定分性中對滲透穩(wěn)舍定性理論的應(yīng)課用分喬析恐[J粉]躲．鍵華章先，壺201鈔0摔（映2觀2婦）劍：涼156-15攀9姑．瘦[2]叢蹤樂靜，鐘松，哨汪瀚．怒大紅山尾礦庫聚環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析營及防治措施召[J嚴(yán)]喜．黃石理工學(xué)爸院學(xué)報(bào)