仁宗海堆石坝在填筑过程中的变形分析与坝坡稳定性研究

摘要

土石坝在填筑施工过程中，由于坝体自重的作用，坝基和坝体会产生竖向的沉降变形和水平方向的变形。本文根据仁宗海堆石坝实际工程情况，对堆石坝填筑施工期的安全监测资料进行详细分析，并建立堆石坝分层填筑模型，研究坝基和坝体在填筑施工过程中的变形特性，同时运用极限平衡理论的稳定性计算方法对堆石坝典型坝坡进行稳定性复核计算与分析，得出了以下主要结论： （1）总结、分析了土石坝工程安全监测的发展现状、监测方法、监测项目及监测资料的分析方法；在此基础上，对仁宗海堆石坝现有的施工期变形监测资料进行了详细的分析，初步了解到堆石坝在填筑施工过程的变形发展规律。 （2）通过堆石坝分层填筑三维数值模型，重现坝体在填筑过程中的变形特征，详细分析填筑过程对坝基沉降的影响，找出坝基沉降与坝体填筑高度的关系，并建立填筑施工期坝基不同部位的沉降计算公式，用以推算不同部位的坝基在填筑过程各个阶段中的沉降变形量。 （3）结合堆石坝的实际监测仪器布置情况，在模型中布设相应的坝体内部沉降监测点，并进行详细分析，以弥补实际沉降变形监测资料的不足。结果表明，坝体内部的沉降变形主要集中在坝体中部坝段，沉降变形极值发生在坝0+286部位，达0.97m。 （4）采用基于极限平平衡理论的多种边坡稳定性计算方法对仁宗海堆石坝典型边坡进行稳定性复核计算与分析，得出堆石坝典型坝段的上下游坝坡在正常工况和地震工况下的稳定性安全系数均大于1.4，说明坝坡的整体稳定性较好。 （5）引入蒙特卡洛法（Monte-Carlo Method）对坝坡稳定进行可靠度分析，对影响可靠度的随机变量进行大量随机抽样，并计算坝坡稳定的可靠度指标和失效概率。结果表明，坝坡在地震工况下的可靠度指标大于3.7、失效概率为0，进一步肯定了坝坡在施工期的稳定性。