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锚索应力增量法评价边坡稳定性

杨敏 李宁 李宏儒 李国锋

杨敏, 李宁, 李宏儒, 李国锋. 锚索应力增量法评价边坡稳定性[J]. 水利水运工程学报, 2019, (2): 8-15. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.02.002
引用本文: 杨敏, 李宁, 李宏儒, 李国锋. 锚索应力增量法评价边坡稳定性[J]. 水利水运工程学报, 2019, (2): 8-15. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.02.002
YANG Min, LI Ning, LI Hongru, LI Guofeng. Evaluation of stability of toppling slope by increment method of anchoring cable stress[J]. Hydro-Science and Engineering, 2019, (2): 8-15. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.02.002
Citation: YANG Min, LI Ning, LI Hongru, LI Guofeng. Evaluation of stability of toppling slope by increment method of anchoring cable stress[J]. Hydro-Science and Engineering, 2019, (2): 8-15. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.02.002

锚索应力增量法评价边坡稳定性

doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.02.002
基金项目: 

国家自然科学基金资助项目 51678484

国家自然科学基金资助项目 11572246

详细信息
    作者简介:

    杨敏(1988—),女,陕西宝鸡人,博士研究生,主要从事岩土工程数值仿真研究。E-mail: yangmin0069@126.com

  • 中图分类号: TU45; P642.22

Evaluation of stability of toppling slope by increment method of anchoring cable stress

  • 摘要: 预应力锚索加固后,边坡岩体的力学性能得到改善,从而使其受力状态发生变化,此时如仍按一般边坡稳定性评价方法评价并不是很合理。因此,提出采用支护结构的受力特性来表征加固后边坡的稳定性,具体是指用预应力锚索在各工况下产生变形所引起的应力增量与允许应力增量的差值,将该差值与允许应力增量的比值来表示边坡的稳定性。某水电站左岸坝轴线边坡天然岸坡高、自然坡角大、片麻理陡倾岸外,与片麻理垂直的陡倾裂隙和平缓裂隙是控制边坡稳定性的主要因素,结合现场地质资料和监测数据,利用离散化有限元软件FINAL建立左岸边坡开挖变形分析模型。对比研究3种工况下不同预应力锚索加固设计方案的边坡稳定性,得出暴雨工况为最危险工况,然后分析了最危险工况下不同加固方案时的变形、位移及应力,所得结果与边坡稳定系数法得到的边坡稳定性状况一致。研究结果对该电站左岸坝轴线边坡后续加固有一定的参考作用。
  • 图  1  锚索单元几何模型[10]

    Figure  1.  Sketch map of geometric model of anchor cable element[10]

    图  2  数值分析概化模型及坡表关键点

    Figure  2.  Generalization model of numerical analysis and key points of slope table

    图  3  各锚索加固方案

    Figure  3.  Schematic diagram of anchorage for various schemes

    图  4  各方案坡表关键点水平位移曲线

    Figure  4.  Horizontal displacement curve at key points of each scheme

    图  5  各方案暴雨工况的变形

    Figure  5.  Deformation field of various schemes of rainstorm

    图  6  各方案暴雨工况的位移

    Figure  6.  Displacement field of various schemes of rainstorm

    图  7  各方案暴雨工况的应力

    Figure  7.  Stress field of various schemes of rainstorm

    表  1  边坡岩体参数

    Table  1.   Slope rock mass parameters

    岩土类别 弹性模量/
    GPa
    泊松比 抗剪(断)参数 重度γ/
    (kN·m-3)
    c/kPa φ
    微风化(水位以上) 18.000 0.26 1 040 34 26.90
    微风化(水位以下) 14.400 0.27 832 32 26.90
    中风化(水位以上) 7.200 0.28 640 30 26.90
    中风化(水位以下) 5.760 0.29 512 29 26.90
    强风化 3.600 0.30 320 25 26.90
    残积土 0.045 0.35 12 14 16.68
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    表  2  结构面参数

    Table  2.   Structural plane parameters

    结构面 黏聚力c/kPa 摩擦角φ
    蚀变带(强风化以上) 27 14
    蚀变带(强风化) 36 17
    蚀变带(强风化以下) 45 20
    片麻理裂隙组(强风化以上) 40 15
    片麻理裂隙组(强风化) 60 17
    片麻理裂隙组(强风化以下) 80 19
    倾向岸外缓倾角裂隙组 75 16
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    表  3  各工况下锚索的稳定系数

    Table  3.   Stability coefficient of each anchor cable in various working conditions

    锚索编号 方案1 方案2 方案3
    天然 地震 暴雨 天然 地震 暴雨 天然 地震 暴雨
    1 2.00 0.99 0.61 2.00 1.96 0.94 2.00 1.45 1.14
    2 2.00 1.10 0.71 2.00 1.96 0.97 2.00 1.48 1.14
    3 2.00 1.15 0.82 2.00 1.97 1.00 2.00 1.52 1.15
    4 2.00 1.08 0.89 2.00 1.97 1.02 2.00 1.56 1.16
    5 2.00 1.11 0.95 2.00 1.97 1.05 2.00 1.56 1.19
    6 2.00 1.12 0.97 2.00 1.97 1.06 2.00 1.53 1.21
    7 2.00 1.17 1.03 2.00 1.22 1.03 2.00 1.54 1.23
    8 2.00 1.22 1.08 2.00 1.21 1.01 2.00 1.54 1.29
    9 2.00 1.32 1.18 2.00 1.27 1.05 2.00 1.56 1.26
    10 2.00 1.40 1.25 2.00 1.28 1.07 2.00 1.58 1.33
    11 2.00 1.31 1.08 2.00 1.62 1.38
    12 2.00 1.36 1.13 2.00 1.67 1.43
    13 2.00 1.44 1.25
    14 2.00 1.50 1.33
    平均 2.00 1.17 0.95 2.00 1.60 1.07 2.00 1.55 1.24
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-06-26
  • 刊出日期:  2019-04-01

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