綜合考慮安全性和經濟性的料場邊坡開挖方案優選

陳 星 郭永成,2 趙二平,2

(1.三峽大學三峽庫區地質災害教育部重點實驗室,湖北宜昌 443002;2.武漢大學水利水電學院,武漢430072)

水電工程中需要使用大量的人工骨料,料場開挖后容易形成高陡邊坡.由于不同的開挖方案在施工過程中以及施工結束后所產生的位移應力情況不同,同時開挖方量也會有所區別,研究在合適的開采區范圍,盡可能采用合理的開挖方案,達到既保證開挖邊坡的穩定,又能夠滿足經濟性目標,對于工程施工具有一定的指導意義.

李景[1]采用剩余推力法計算天然斜坡的穩定性,并根據規范從經濟效益考慮,確定在開挖與支護總費用最低時的邊坡開挖坡比為最優坡比.張顯書[2]利用ANSYS對巖質高邊坡開挖過程中應力場及位移場的空間變化特征進行了數值仿真模擬,并優化其結構設計,提出了合理經濟的治理方案,指導治理工程施工.沈才華[3]引入拓撲優化理論,建立隧道拓撲優化模型,并結合彈塑性有限元數值計算方法,提出對隧道支護加固部位進行拓撲優化分析的方法.

結合某水電站人工骨料料場邊坡工程項目,建立三維彈塑性有限元模型,對不同開挖高程和開挖坡比的4種開挖方案進行對比分析,得出復雜地質條件下料場邊坡施工的優選方案.

1 開挖邊坡概況

(1)地形地貌.料場位于壩址區李子溝背斜的核部,地層走向NW-SE向,核部地層平緩,走向近南北向;巖層傾向北翼NW355°～NE25°,傾角50°～70°,南翼SE135°～155°,傾角60°～80°.主要地層為天河板組上段……