壩體穩(wěn)定計算

1、初期壩的穩(wěn)定計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)計規(guī)范的規(guī)定，采用折線法計算初期壩壩坡的穩(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，故不計算壩體上游坡的穩(wěn)定情況。1）計算工況按照相關(guān)設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，計算工況應(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)計規(guī)范的規(guī)定，可以不計算地震工況。因初期壩的透水性很強(qiáng)，穩(wěn)定計算中可以不考慮浸潤線對下游壩坡的影響，因此設(shè)計只計算正常工況下的壩坡穩(wěn)定性。2）計算參數(shù)參考其他工程的經(jīng)驗和業(yè)主提供的數(shù)據(jù)，初期壩的計算參數(shù)選取

2、工程中最常用的總應(yīng)力法計算參數(shù)，如表5-1 所示。表 5-1壩體穩(wěn)定計算參數(shù)表穩(wěn)定計算的參數(shù)部位粘聚力內(nèi)摩擦角（度）天然重度飽和重度C(kPa)kN/m3kN/m3初期堆石壩02120基巖022233）穩(wěn)定計算：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)定計算，計算公式如下：EnGi tg i cos2iKGi sin icos iEa式中： En抗滑力在水平方向投影的總合；Ea滑動力在水平方向投影的總和；i - 各滑塊的摩擦角；Gi各滑塊的重量；i - 各滑塊滑動面的傾角。-計算項目：小河初期堆石壩穩(wěn)定- 計算簡圖 控制參數(shù) :采用規(guī)范 :碾壓式

3、土石壩設(shè)計規(guī)范(SL274-2001)計算工期 :穩(wěn)定滲流期計算目標(biāo) :安全系數(shù)計算滑裂面形狀 :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)1020304050 土層信息 坡面節(jié)點(diǎn)數(shù)6編號X(m)Y(m)0-1-2-3-4-5附加節(jié)點(diǎn)數(shù)6編號X(m)Y(m)123456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-(0,-5,-4,-3,-2,-1,)2-(0,1

4、,2,4,3,-5,) 計算條件 穩(wěn)定計算目標(biāo):自動搜索最危險滑面穩(wěn)定分析方法:簡化 Janbu 法土條寬度 (m):非線性方程求解容許誤差: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):段長最大值 (m):出口點(diǎn)起始 x坐標(biāo) (m):出口點(diǎn)結(jié)束 x坐標(biāo) (m):入口點(diǎn)起始 x坐標(biāo) (m):入口點(diǎn)結(jié)束 x坐標(biāo) (m):-計算結(jié)果 :-滑動安全系數(shù)=最危險滑裂面線段標(biāo)號起始坐標(biāo) (m,m)終止坐標(biāo) (m,m)1,2,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，大于規(guī)范規(guī)定的最小安全系數(shù)值 .

5、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)C滲透系數(shù)°土層名稱kPa°kN/m3（cm/s）經(jīng)驗值初期堆石壩21035基巖22038×10-7尾中砂18-3×10尾細(xì)砂1516×10-3尾粉砂1616×10-4尾礦壩滲流分析（1）正常運(yùn)行浸潤線計算結(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。尾中砂,1+尾細(xì)砂,1+尾粉砂,1+堆石壩,1+單寬滲流量 =9.35E-07BASE

6、LINE正常工況計算結(jié)果圖* 滲流計算結(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 =最大出逸水力梯度 =（ 2）洪水運(yùn)行浸潤線計算結(jié)果本次計算按照尾礦庫終期最大壩高時相應(yīng)等別最小干灘長度50m時水位，作為洪水運(yùn)行工況。洪水工況浸潤線尾中砂,1+尾細(xì)砂,1+水位線尾粉砂,1+堆石壩,1+單寬滲流量 =2.24E-05BASELINE洪水工況計算結(jié)果圖* 滲流計算結(jié)果摘要 *模型加載步 =1單元數(shù) =377節(jié)點(diǎn)數(shù) =830最高水位 =711單寬滲流量 =最大出逸水力梯度 =經(jīng)計算，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

7、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算， 求出安全系數(shù)最小值， 并滿足設(shè)計規(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)行三四、五滑弧法計算壩坡穩(wěn)定，主要是滑弧位置的確定和計算公式的選擇，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。（2）地基較

8、弱時可能連同一部分地基一起滑動。（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。（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)高以前的某個斷面上。滲流穩(wěn)定分析采用有限元數(shù)值方法， 計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（ HH-SLOPE）計算軟件計算，分別進(jìn)行正常和洪水位運(yùn)行工況下的分析計算。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)計規(guī)范 ZBJ1-90 確定尾礦庫壩體抗滑穩(wěn)定性計算荷載組合如下表：尾礦庫壩體抗滑穩(wěn)定性計算荷載組合荷載類別12345計算工況及方法總應(yīng)力法有有正常有效應(yīng)力有有有運(yùn)行法總應(yīng)力法有有

9、洪水有效應(yīng)力有有有運(yùn)行法運(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：Kc=Wicos i tg ? cl/ （ Wisin i Mc/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，KN

10、3;m；E作用在滑動土體重心的水平地震慣性力， ；a地震力至滑動中心的力臂， m。正常工況：分條數(shù)量 : 30滑面形式 :圓弧 , 滑動方向 : 左計算方法 :有效應(yīng)力法 , 瑞典法安全系數(shù) :抗滑力 =, 滑動力 =搜索范圍正常工況浸潤線尾中砂,1+Min Fs=1.526, 運(yùn)行期, 有效應(yīng)力法 , 瑞典法尾細(xì)砂,1+水位線尾粉砂,1+堆石壩,1+單寬滲流量 =9.35E-07BASELINE正常工況穩(wěn)定計算滑弧圖k=洪水工況：分條數(shù)量 : 30滑面形式 :圓弧 , 滑動方向 : 左計算方法 :有效應(yīng)力法 , 瑞典法安全系數(shù) :抗滑力 =, 滑動力 =搜索范圍尾中砂,1+Min Fs=1.

11、125, 運(yùn)行期,有效應(yīng)力法 ,瑞典法尾細(xì)砂,1+水位線尾粉砂,1+堆石壩,1+水位線單寬滲流量 =2.24E-05BASELINE洪水工況穩(wěn)定計算滑弧圖k=特殊工況：工分條數(shù)量 : 30滑面形式 :圓弧 , 滑動方向 : 左地震加速度 : 0.050g計算方法 :有效應(yīng)力法 , 瑞典法安全系數(shù) :抗滑力 =, 滑動力 =搜索范圍尾中砂,1+Min Fs=1.028, 運(yùn)行期,有效應(yīng)力法 ,瑞典法,0.05g尾細(xì)砂,1+水位線尾粉砂,1+堆石壩,1+水位線單寬滲流量 =2.24E-05BASELINE特殊工況穩(wěn)定計算滑弧圖k=設(shè)計對尾礦壩代表性斷面進(jìn)行模擬概化，同時根據(jù)滲流計算和模擬壩體浸潤線分布， 分別計算處不同工況下的最小穩(wěn)定安全系數(shù)如下表。穩(wěn)定計算成果分析表工況計算值規(guī)范值正常運(yùn)行洪水運(yùn)行特殊工況經(jīng)計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實地基礎(chǔ)。f-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：。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：水泥砂漿、 MU30毛石， M10水泥砂漿勾縫， 勾縫不大于 3cm。攔洪壩抗滑穩(wěn)