水电水利工程边坡若干问题探讨

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发布时间：2021-08-16

资料介绍

15 m 以下的土质边坡，新建边坡适用于10 m 以下。

这样的适用条件限制r居民点的大挖大填。有利于

居民点的规划设计。超过高度及地质、环境条件复

杂的边坡，应进行特殊设计。

2．2 交通工程

对于高速公路和一级公路，路基边坡和相邻边

坡设计安全标准不低于1．20：对于一般公路，其设

计安全标准不低于1．15。为了与交通行业设计规范

相适应，抗滑稳定计算采用传力系数法较为合适。

2．3 高风险临时工程

高风险临时边坡为施工期失事造成人员和财产

重大损失的边坡。例如，规模较大的料场和人员密

集的临时施工营地。料场在开挖过程中，边坡失事

可能造成大量人员伤亡、机具破坏和工期延误。部

分料场工程实测资料表明，爆破产生的加速度峰值

在局部范同内超过7、8度地震的加速度。此类边坡

可能远离枢纽工程区，无法判断失事对枢纽建筑物

的影响，但风险因素较多、失事后果严重且主要发

生在施工期。因此，高风险临时边坡仅考虑短暂状

况，设计安全系数不低于A类2级边坡，即1．05～

1．15。鉴于爆破振动影响的复杂性，在荷载组合中

可不计入此项，而在安全系数控制指标中予以考虑。

一般在常规安全系数的基础上提高0．05。

3 边坡失稳类型与稳定性评价

用于边坡稳定分析的方法很多，《规范》推荐基

础刚体极限平衡理论的下限解法。对于重要或复杂

边坡，采用数值方法进行边坡的变形、稳定和运动

形式分析。基于极限平衡理论的各种分析方法．对

于土质边坡．圆弧型、折线型或简单平面型在工程

界的认同基本趋于一致；但对于岩质边坡．因其破

坏失稳机理、模式、滑面形状、抗剪参数取值及地

下水假定等条件不同而存在争议。复杂岩质边坡需

要作一定的概化与简化，对实际材料参数依据一定

的综合方式，使之形成相对接近的强度等效或变形

等效模型进行求解，必然存在等效模拟程度的差异，

难以形成较为统一的认识

3．1 滑动型

滑动型边坡稳定分析和安全性评价中，满足设

计安全标准却仍然失稳或未达到指标要求却仍然安

全工作的情况时有发生，需要对边坡工程边界条件

做客观、合理的把握，控制标准的取值也离不开对

边界条件的把握。一般来讲，通过提高设计安全标

准来抵消不确定因素的把握。《规范》对于设计安

全标准上、下限值的取值条件，也是根据不确定因

素和失稳风险来确定的II1。一个确定的水电工程边

圜Water Po ，VoL 39 No．5

坡，在预可阶段，由于受设计深度和地质勘探资料

所限，对边界条件的把握程度不高，设计安全标准

取上限值；在可研阶段，根据对边界条件的把握和

失稳风险综合确定设计安全标准。

3 2 崩塌型

对于外倾崩塌型失稳边坡。可单纯考虑倾倒、

崩塌、弯折等极限情况进行稳定性分析评价：对于

内倾崩塌型失稳边坡，常常伴随有滑动产生，需要

同时采用抗滑和抗倾覆稳定评价。抗倾覆安全系数

往往高于抗滑安全系数要求，同时倾覆破坏更具有

突然性与脆性特征，相应的设计安全标准比滑动条

件高20％。

3．3 复合型

对于有限变形失稳破坏机制、崩塌及复合失稳

破坏模式的边坡，需要采取数值分析法进行综合评

价。《规范》推荐采用有限元法、离散元法、块体元

法、有限差分法和流形元法等。就工程界而言，众

多数值方法的发展趋势逐步趋向完善、精细和复杂，

但缺乏配套的设计安全标准。

工程边坡在不同的演化阶段其稳定性具有动态

特征，边坡的变形是受其变形的量级及发展状况控

制的。因此，针对边坡稳定进行变形体的分析显得

尤为重要。首先用数值分析法确定岩体的位移场和

应力场，再用超载或降强的方法使其达到极限状态，

从而间接地得到安全系数。这种方法不仅考虑了滑

移体的力的平衡，而且考虑了位移协调和本构关系，

不需要事先假定滑移面，也不必限制滑移面的形状．

能够自动搜索滑移面，是一种更为合理的稳定分析

方法。但是，需要建立达到极限状态的失稳判据。

与此方法相应的失稳判据有收敛性判据、突变性判

据及整体刚度奇异判据。

收敛性判据是根据计算过程中位移增量或不平

衡力增量随着迭代次数的增加是否趋于给定的小值。

当材料参数降到一定值时，非线性计算结果

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