基于Geostudio土石坝渗流稳定分析
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(１������ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＣｈｉｎａ Ｔｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｙｉｃｈａｎｇ ４４３００２ꎬ Ｈｕｂｅｉꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ２������ Ｆｕｊｉａｎ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ ａｎｄ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｂｕｒｅａｕ Ｃｏ������ Ｌｔｄ������ ꎬ Ｑｕａｎｚｈｏｕ ３６２０００ꎬＦｕｊｉａｎꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ３������ Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｗａｔｅｒ Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ������ Ｌｔｄ������ ꎬ Ｇｕｉｙａｎｇ ５５０００２ꎬ Ｃｈｉｎａ)
[ 中图分类号] ＴＶ２２２ [ 文献标识码] Ａ [ 文章编号] １００６ － ７１７５(２０１８)１０ － ００１２ － ０６
Ｄｙｎａｍｉｃ ｏｆ Ｓｅｅｐａｇｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｒｏｃｋｆｉｌｌ Ｄａｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｇｅｏｓｔｕｄｉｏ Ｓｏｆｔｗａｒｅ
ＺＯＵ Ｔａｏ１ ꎬ ＺＨＡＮＧ Ｂｅｎ － ｑｕａｎ２ ꎬ ＺＵＯ Ｈｅｎｇ － ｙｉ３
１ 概 述
土石坝工程有施工简便、料源丰富、地质条 件要求低、造价便宜等诸多优势ꎬ因此成建数量 极多ꎬ约占建坝总数的 ９５％ 以上ꎬ是水利水电工 程中极为重要的一种坝型ꎮ 由于土石坝施工工 艺特点ꎬ其渗流问题和坝坡稳定问题是影响大坝 安全的关键所在[１] ꎮ 当渗流流速或渗透比降高 于某固定限值时ꎬ可能发生坝体或坝基岩土体变
第 ２４ 卷第 １０ 期 ２０１８ 年 １０ 月
水利科技与经济
Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｃｏｎｏｍｙ
ｄｏｉ:１０. ３９６９ / ｊ. ｉｓｓｎ. １００６ － ７１７５. ２０１８. １０. ００３
Ｖｏｌ������ ２４ Ｎｏ������ １０ Ｏｃｔ������ ꎬ２０１８
— １２ —
邹 韬ꎬ等:基于 Ｇｅｏｓｔｕｄｉｏ 土石坝渗流稳定分析
第 １０ 期
＝ ０������ ０２％ )８１７������ ９９ ｍꎮ大坝最大坝高２６１������ ５ ｍꎬ坝顶 高程８２１������ ５０ ｍꎬ坝顶宽１８ ｍꎬ上游坝坡坡度 １∶ １������ ９ꎬ 下游坝坡坡度 １∶ １������ ８ꎮ
基于 Ｇｅｏｓｔｕｄｉｏ 土石坝渗流稳定分析
邹 韬１ꎬ张本权Fra Baidu bibliotekꎬ左恒奕３
(１������ 三峡大学 水利与环境学院ꎬ湖北 宜昌 ４４３００２ꎻ ２������ 福建省水利水电工程局有限公司ꎬ福建 泉州 ３６２０００ꎻ ３������ 贵 州省水投水务集团有限公司ꎬ贵阳 ５５０００２)
[摘 要] 土石坝的渗流问题和坝坡稳定问题对大坝安全至关重要ꎬ以我国西南某水库的土 石坝为例ꎬ采用 Ｇｅｏｓｔｕｄｉｏ 软件中的 ＳＥＥＰ / Ｗ 模块和 ＳＬＯＰＥ / Ｗ 模块对土石坝进行渗流稳定 分析ꎬ以期为同类型工程大坝渗流稳定安全评价提供参考ꎮ [关键词] Ｇｅｏｓｔｕｄｉｏꎻ 土坝渗流ꎻ 坝坡稳定
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｄａｍ ｓｅｅｐａｇｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｗａｓ ｃｒｕｃｉａｌ ｔｏ ｄａｍ ｓａｆｅｔｙ������ Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒꎬ ｕｓｅｄ ｔｈｅ ｒｏｃｋｆｉｌｌ ｄａｍ ｏｆ ａ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ������ Ｂｙ ａｄｏｐｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓｅｅｐａｇｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｏｄｕｌｅ ＳＥＥＰ / Ｗ ａｎｄ ｓｌｏｐ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｏｄｕｌｅ ＳＬＯＰＥ / Ｗ ｉｎ ＧｅｏＳｔｕｄｉｏ ｓｏｆｔｗａｒｅꎬ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｓａｆｅｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｓｅｅｐａｇｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｓ������ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｇｅｏｓｔｕｄｉｏ ｓｏｆｔｗａｒｅꎻ ｓｅｅｐａｇｅ ｏｆ ｒｏｃｋｆｉｌｌ ｄａｍꎻ ｓｌｏｐｅ ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ
３ 计算原理
３������ １ ＳＥＥＰ / Ｗ 模块 ＳＥＥＰ / Ｗ 模块是 ＧｅｏＳｔｕｄｉｏ 软件的模块之一ꎬ
ＳＥＥＰ / Ｗ 软件适用于分析岩土体地下水渗流和 超孔隙水压力消散问题ꎮ 它可以便捷分析各种 工况的饱和渗流、非饱和渗流、稳态渗流、瞬态渗 流等ꎬ可以定义渗流的各项异性ꎬ通过瞬态分析ꎬ 可以得出不同时刻不同点的孔隙水压力分布状 况ꎬ其结果可以被用于 ＳＬＯＰＥ / Ｗ 研究边坡、路堤 稳定性随时间变化关系ꎮ 本文针对水库实际情 况ꎬ以达西定律为理论基础ꎬ采用 ＳＥＥＰ / Ｗ 软件 对大坝各工况( 校核水位工况、设计洪水位工况、 正常水位工况) 进行渗流分析ꎬ求得各工况下的 单宽渗流量和浸润线ꎬ根据渗流分析结果并应用 于坝坡稳定分析计算中ꎮ ３������ ２ ＳＬＯＰＥ / Ｗ 模块
形ꎮ 目前ꎬ土坝渗流分析及坝坡稳定分析大多采 用有限元方法[２] ꎮ 本文以我国西南某水库为例ꎬ 用 Ｇｅｏｓｔｕｄｉｏ 对大坝进行有限元渗流稳定分析ꎬ 以期为同类型工程的渗流稳定计算提供参考ꎮ
２ 工程概况
该水库位于澜沧江中下游河段ꎬ属于大型水 库ꎬ大坝为心墙堆石坝ꎬ正常蓄水位８１２������ ００ ｍꎬ设 计洪水位( Ｐ ＝ ０������ １％ ) ８１０������ ９０ ｍꎬ校核洪水位 ( Ｐ
[ 收稿日期] ２０１８ － ０６ － ０７ [ 作者简介] 邹 韬(１９９４ － ) ꎬ男ꎬ河南焦作人ꎬ硕士研究生ꎬ研究方向为水利水电工程ꎻ张本权(１９９３ － ) ꎬ男ꎬ广西钦州
人ꎬ工学学士ꎬ主要从事水利水电工程技术管理工作ꎻ左恒奕(１９９４ － ) ꎬ女( 穿青人) ꎬ贵州织金人ꎬ工学学 士ꎬ主要从事给排水工程与水利水电工程管理工作 ������
[ 中图分类号] ＴＶ２２２ [ 文献标识码] Ａ [ 文章编号] １００６ － ７１７５(２０１８)１０ － ００１２ － ０６
Ｄｙｎａｍｉｃ ｏｆ Ｓｅｅｐａｇｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｒｏｃｋｆｉｌｌ Ｄａｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｇｅｏｓｔｕｄｉｏ Ｓｏｆｔｗａｒｅ
ＺＯＵ Ｔａｏ１ ꎬ ＺＨＡＮＧ Ｂｅｎ － ｑｕａｎ２ ꎬ ＺＵＯ Ｈｅｎｇ － ｙｉ３
１ 概 述
土石坝工程有施工简便、料源丰富、地质条 件要求低、造价便宜等诸多优势ꎬ因此成建数量 极多ꎬ约占建坝总数的 ９５％ 以上ꎬ是水利水电工 程中极为重要的一种坝型ꎮ 由于土石坝施工工 艺特点ꎬ其渗流问题和坝坡稳定问题是影响大坝 安全的关键所在[１] ꎮ 当渗流流速或渗透比降高 于某固定限值时ꎬ可能发生坝体或坝基岩土体变
第 ２４ 卷第 １０ 期 ２０１８ 年 １０ 月
水利科技与经济
Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｃｏｎｏｍｙ
ｄｏｉ:１０. ３９６９ / ｊ. ｉｓｓｎ. １００６ － ７１７５. ２０１８. １０. ００３
Ｖｏｌ������ ２４ Ｎｏ������ １０ Ｏｃｔ������ ꎬ２０１８
— １２ —
邹 韬ꎬ等:基于 Ｇｅｏｓｔｕｄｉｏ 土石坝渗流稳定分析
第 １０ 期
＝ ０������ ０２％ )８１７������ ９９ ｍꎮ大坝最大坝高２６１������ ５ ｍꎬ坝顶 高程８２１������ ５０ ｍꎬ坝顶宽１８ ｍꎬ上游坝坡坡度 １∶ １������ ９ꎬ 下游坝坡坡度 １∶ １������ ８ꎮ
基于 Ｇｅｏｓｔｕｄｉｏ 土石坝渗流稳定分析
邹 韬１ꎬ张本权Fra Baidu bibliotekꎬ左恒奕３
(１������ 三峡大学 水利与环境学院ꎬ湖北 宜昌 ４４３００２ꎻ ２������ 福建省水利水电工程局有限公司ꎬ福建 泉州 ３６２０００ꎻ ３������ 贵 州省水投水务集团有限公司ꎬ贵阳 ５５０００２)
[摘 要] 土石坝的渗流问题和坝坡稳定问题对大坝安全至关重要ꎬ以我国西南某水库的土 石坝为例ꎬ采用 Ｇｅｏｓｔｕｄｉｏ 软件中的 ＳＥＥＰ / Ｗ 模块和 ＳＬＯＰＥ / Ｗ 模块对土石坝进行渗流稳定 分析ꎬ以期为同类型工程大坝渗流稳定安全评价提供参考ꎮ [关键词] Ｇｅｏｓｔｕｄｉｏꎻ 土坝渗流ꎻ 坝坡稳定
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｄａｍ ｓｅｅｐａｇｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｗａｓ ｃｒｕｃｉａｌ ｔｏ ｄａｍ ｓａｆｅｔｙ������ Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒꎬ ｕｓｅｄ ｔｈｅ ｒｏｃｋｆｉｌｌ ｄａｍ ｏｆ ａ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ������ Ｂｙ ａｄｏｐｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓｅｅｐａｇｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｏｄｕｌｅ ＳＥＥＰ / Ｗ ａｎｄ ｓｌｏｐ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｏｄｕｌｅ ＳＬＯＰＥ / Ｗ ｉｎ ＧｅｏＳｔｕｄｉｏ ｓｏｆｔｗａｒｅꎬ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｓａｆｅｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｓｅｅｐａｇｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｓ������ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｇｅｏｓｔｕｄｉｏ ｓｏｆｔｗａｒｅꎻ ｓｅｅｐａｇｅ ｏｆ ｒｏｃｋｆｉｌｌ ｄａｍꎻ ｓｌｏｐｅ ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ
３ 计算原理
３������ １ ＳＥＥＰ / Ｗ 模块 ＳＥＥＰ / Ｗ 模块是 ＧｅｏＳｔｕｄｉｏ 软件的模块之一ꎬ
ＳＥＥＰ / Ｗ 软件适用于分析岩土体地下水渗流和 超孔隙水压力消散问题ꎮ 它可以便捷分析各种 工况的饱和渗流、非饱和渗流、稳态渗流、瞬态渗 流等ꎬ可以定义渗流的各项异性ꎬ通过瞬态分析ꎬ 可以得出不同时刻不同点的孔隙水压力分布状 况ꎬ其结果可以被用于 ＳＬＯＰＥ / Ｗ 研究边坡、路堤 稳定性随时间变化关系ꎮ 本文针对水库实际情 况ꎬ以达西定律为理论基础ꎬ采用 ＳＥＥＰ / Ｗ 软件 对大坝各工况( 校核水位工况、设计洪水位工况、 正常水位工况) 进行渗流分析ꎬ求得各工况下的 单宽渗流量和浸润线ꎬ根据渗流分析结果并应用 于坝坡稳定分析计算中ꎮ ３������ ２ ＳＬＯＰＥ / Ｗ 模块
形ꎮ 目前ꎬ土坝渗流分析及坝坡稳定分析大多采 用有限元方法[２] ꎮ 本文以我国西南某水库为例ꎬ 用 Ｇｅｏｓｔｕｄｉｏ 对大坝进行有限元渗流稳定分析ꎬ 以期为同类型工程的渗流稳定计算提供参考ꎮ
２ 工程概况
该水库位于澜沧江中下游河段ꎬ属于大型水 库ꎬ大坝为心墙堆石坝ꎬ正常蓄水位８１２������ ００ ｍꎬ设 计洪水位( Ｐ ＝ ０������ １％ ) ８１０������ ９０ ｍꎬ校核洪水位 ( Ｐ
[ 收稿日期] ２０１８ － ０６ － ０７ [ 作者简介] 邹 韬(１９９４ － ) ꎬ男ꎬ河南焦作人ꎬ硕士研究生ꎬ研究方向为水利水电工程ꎻ张本权(１９９３ － ) ꎬ男ꎬ广西钦州
人ꎬ工学学士ꎬ主要从事水利水电工程技术管理工作ꎻ左恒奕(１９９４ － ) ꎬ女( 穿青人) ꎬ贵州织金人ꎬ工学学 士ꎬ主要从事给排水工程与水利水电工程管理工作 ������