基于Phase2的岩质边坡稳定性分析

张 君 毅

(中国电建集团　华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州　310014)



基于Phase2的岩质边坡稳定性分析

张 君 毅

(中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州310014)

依托大型水电工程大岗山水电站，采用Phase2有限元软件，建立了大岗山右岸边坡二维数值模型，对右岸缆机平台边坡稳定性进行了模拟分析，研究成果对边坡稳定性的评价提供了依据。

边坡，数值模型，变形规律，稳定性

0　引言

随着我国现代化建设事业的迅速发展，在各类工程的建设过程中不可避免的形成了大量的边坡工程，特别是在水利水电设施中，岩质边坡和高陡边坡稳定性问题愈加凸显。而高陡边坡的稳定性对人员和财产的安全性，工程建设的可行性，建设投资的控制性以及运营的安全性都有着重大影响。因此边坡稳定性问题特别是高陡边坡的稳定性问题一直是岩土工程的一个重要研究内容。

大岗山右岸边坡岩体处于高地应力场中，边坡逐级开挖的过程给边坡岩体初始地应力场带来不小的干扰。这一结果首先可能对边坡变形的稳定性带来严重的影响，其次可能对工程的安全运行以及坝体的正常工作产生不利的影响。从而，对右岸边坡的稳定性进行分析是保证坝肩高边坡施工和运行期稳定的关键性问题。

1　工程概况

大岗山水电站是大渡近年建设的大型水利工程，其右岸边坡岸坡陡峻，地质条件复杂，层间挤压破碎带、顺坡卸荷裂隙及深部裂缝发育。从岩体结构分析，对边坡稳定性起控制作用的结构面主要为断层、岩脉和岩层破碎带以及两条深部裂隙带等。本文采用有限元软件Phase2建立了大岗山右岸边坡的二维数值模型，并对其开挖过程中边坡的变形规律进行了研究，基于研究结果，进一步对其边坡的稳定性进行了客观地评价。

2　模型建立及参数选取

2.1数值模型建立

大岗山右岸边坡地质复杂，在建立模型时，为了分析研究右岸边坡稳定性，选取右岸边坡一剖面进行建模。数值模型网格选用最基本的三角形单元，包含5 438个单元，其中坝体单元5 072个，其余为开挖单元。模型网格对风化的界线，岩体质量分类的界线，以及断层岩脉等进行了加密，对其进行精细的模拟和分析。对边坡所处位置的地形地貌条件、河谷对称性，以及边坡的荷载方向等因素进行充分的考虑，二维数值模型在垂直河流方向、平行河流方向以及河流底部均采用法向支座约束。图1分别给出了右岸边坡开挖前与开挖后的模型图。

2.2数值力学参数

工程边坡岩体有限元计算力学参数的确定主要通过现场的地质调查，再对地层岩性、岩体质量分级和强度等进行了深入仔细研究，对控制边坡稳定性的结构面及岩石力学参数作了如下选取，见表1。

表1　大岗山边坡岩体有限元计算力学参数

岩体参数变模/GPa泊松比干密度/kN·m-3f'c'/MPaⅡ类20.00.25026.51.32.000Ⅲ1类8.50.27026.21.21.500Ⅲ2类6.00.30026.21.01.000Ⅳ类2.00.35025.80.80.700Ⅴ类0.300.37524.50.5430.175

3　数值模拟分析

为了分析缆机平台右岸边坡在开挖过程中的变形规律，沿边坡从上至下总共选取了9个关键点，边坡在开挖过程中每个关键点的水平和竖直位移随开挖的变化曲线和开挖后的位移云图分别如图2和图3所示。

由模拟结果可知，一方面随着边坡开挖的逐级进行，由其造成的回弹变形规模逐渐增大；另一方面边坡的逐级开挖对边坡变形的影响由远到近逐步加强。分析边坡开挖过程中每一级的变形增量可知，右岸缆机平台右岸边坡在下挖过程中，各开挖步产生的最大水平变形增量从1.0 mm增大到12.2 mm，且各开挖步产生的水平变形增量均指向临空面方向。若不及时进行支护，边坡在以后的开挖过程中可能会形成以卸荷裂隙为底滑面的整体失稳。

4　结语

本文采用有限元软件Phase2建立了大岗山右岸边坡二维数值模型，并对其开挖过程中的变形进行了分析。其根本的原理是先将开挖边坡体离散为有限个用节点连接的单元体，然后在单元节点上施加荷载和设置约束条件，最后对开挖过程模拟进行边坡的求解，得出单元中的变形随开挖的变化曲线和位移云图。通过对变形随开挖的变化过程进行分析，判断边坡在开挖过程中稳定性，来为边坡稳定性评价和开挖方式的选择提供依据。

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The stability analysis of rock slope based on Phase2

Zhang Junyi

(PowerChinaHuadongEngineeringCorporationLtd.,Hangzhou310014,China)

Based on Dagangshan Hydropower Station of large hydropower engineering, using Phase2 finite element software, this paper established the Dagangshan right bank slope two-dimensional numerical simulation, simulated and analyzed the slope stability of right bank cable machine platform, the research results provided basis for slope stability evaluation.

slope, numerical model, deformation law, stability

1009-6825(2016)23-0074-02

2016-06-09

张君毅(1985- )，男，工程师

TU413.62

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