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考虑开挖卸荷效应的三峡船闸边坡稳定性数值分析

魏建明  
【摘要】: 本文以三峡船闸工程为背景,对边坡开挖的卸荷效应进行了研究。 在研究中,对三峡船闸的花岗岩体运用FLAC3D进行了计算机模拟试验,将开挖岩石类介质视为弹塑性,在应力空间中,给出了弹塑性本构关系的一般形式。 本文选取三峡工程永久船闸边坡的典型剖面15570剖面,根据现场试验和地质调查确定的卸荷范围,考虑卸荷带岩体力学参数随开挖过程而变化,采用二维弹塑性有限元法、二维弹塑性显式有限差分法进行了边坡施工开挖数值模拟。 本文研究发现开挖完成后闸室直立墙和南北边坡的岩体水平方向变形随着开挖深度的下降而不断增大,开挖完成后的总体变形表现为近水平略向下。中隔墩在开挖过程中,始终处于卸荷回弹,开挖完成后,中隔墩向两侧张开。开挖完成后,在闸室拐角处存在不同程度的应力集中现象,中隔墩上部1/2的岩体及南北边坡至直立墙顶部平台以下的部分岩体为拉应力区。在两侧边坡及边墙的塑性区出现在损伤区和部分卸荷影响区内,中隔墩大部分区域的岩体都进入了塑性状态,闸室底板处的塑性区基本上与损伤区一致。参考反分析报告中的地应力场和卸荷带的力学参数,计算位移与实测位移相比较,两者的位移量值及变形规律相吻合。进一步验证了反演出的力学参数、地应力场与卸荷带的划分是合理配套的。 边坡开挖卸荷后,在边坡的内部没有形成危及边坡稳定的塑性区分布形式,不会出现由于深层破坏而产生的大规模滑动。从这个意义上讲边坡整体是稳定的。 本文对三峡船闸考虑卸荷效应的数值分析的变形形态、趋势、及量值与现场实测结果更接近,所得到的结果已被设计部门作为重要依据应用于设计工作。


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