基于GEOSLOPE的晓街河水库坝体渗流稳定分析

摘要

我国水利事业的发展起源较早，水利工程的数量更是位居世界前列，这些水利工程对国家经济的发展和人民生活建设起着举足轻重的作用。土石坝是极为重要的一种坝型。由于其施工简便、地质条件要求低、造价便宜，并可就地取材且资源丰富，因此土石坝工程建设历史久远。目前，土石坝工程随着科技的进步，在建设水平和技术上得到不断提高和发展。土石坝的渗流分析和边坡稳定分析一直以来都是土石坝设计中的重点所在，准确判断土石坝的隐患和病害，及时采取处理和加固措施，才能确保土石坝趋利避害，充分发挥效益。本论文的目的是要研究晓街河水库设计方案的坝型能否在渗流作用下满足边坡稳定，而这一问题是通过GEOSLOPE软件来进行分析的。
　　本论文先总体阐述了渗流分析和边坡稳定分析的研究现状和方法;再从土石坝渗流分析出发，详细说明了渗流的基本理论、渗流分析有限元法的基本原理和实施步骤以及有限元法的计算方法;然后介绍了坝体边坡稳定分析的方法，重点是极限平衡法和有限元法;最后结合理论知识，采用GEOSLOPE软件对问题进行分析，通过对坝体两种工况下的渗流分析以及四种工况下的边坡稳定分析，得出结果。
　　通过渗流计算可得坝体在正常水位工况下的单宽渗流量为5.305m3/天，在校核水位工况下的单宽渗流量为5.168 m3/天。在此渗流计算结果的基础上，坝体边坡稳定计算正常运用工况、非常运用工况Ⅰ、非常运用工况Ⅱ、水位降落工况上游坡的抗滑最小安全系数分别为2.189、2.152、1.719、1.022;下游坡的抗滑最小安全系数分别为1.395、1.40、1.180、1.395。通过计算结果能够判断晓街河水库设计方案的坝型在渗流作用下是能够满足边坡稳定的。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 论文的研究背景

1．2 渗流分析研究现状和方法

1．2．1 渗流分析研究现状

1．2．2 渗流分析研究方法

1．3 边坡稳定分析综述

1．3．1 边坡稳定分析发展现状

1．3．2 边坡稳定分析主要方法

1．3．3 边坡稳定分析中渗流问题

1．4 本论文研究的主要工作

2 土石坝渗流分析

2．1 渗流的基本理论

2．1．1 渗流的概念

2．1．2 渗流分析的主要任务

2．1．3 渗流基本定律—达西定律

2．1．4 渗流基本微分方程

2．1．5 渗流基本参数的选用

2．2 渗流分析有限元法的基本原理及实施步骤

2．2．1 有限元法的基本原理

2．2．2 有限元法实施步骤

2．3 渗流分析的有限元法

2．3．1 定解条件

2．3．2 渗流场的离散

2．3．3 有限元计算公式

2．3．4 单元渗透矩阵的形成

2．3．5 总体渗透矩阵的形成

3 坝体边坡稳定分析方法

3．1 边坡稳定分析的极限平衡法

3．1．1 极限平衡法的基本概念

3．1．2 瑞典圆弧法

3．1．3 简化Bishop法

3．1．4 Janbu法

3．1．5 Morgenstern-Price法

3．2 极限平衡法各种方法对比分析

3．3 边坡稳定分析的有限元法

3．3．1 边坡稳定分析有限元法简介

3．3．2 滑面应力分析法

3．3．3 有限元强度折减法

4 晓街河水库概况

4．1 工程地理位置

4．2 工程地质

4．2．1 区域地质及地震

4．2．2 水库区工程地质条件

4．2．3 坝址区工程地质条件

4．2．4 天然建筑材料

4．3 工程布置与主要建筑物

4．3．1 工程等别及建筑物级别

4．3．2 枢纽布置及建筑物

4．4 小结

5 基于GEOSLOPE分析晓街河水库渗流稳定

5．1 GEOSLOPE软件介绍

5．2 SEEP／W对坝体进行渗流分析

5．2．1 坝体渗流材料参数

5．2．2 SEEP／W软件渗流分析建模步骤

5．2．3 SEEP／W渗流分析计算及结果

5．3 SLOPE／W对坝体进行边坡稳定分析

5．3．1 坝体边坡稳定分析情况及材料参数

5．3．2 SLOPE／W软件坝坡稳定分析步骤

5．3．3 SLOPE／W软件坝坡稳定分析计算及结果

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢