淺談STAB2009在溫查爾河堤防工程中的應用

【摘要】將STAB2009運用到堤防工程設計的穩定計算中極大的提高了堤防設計的工作效率，化繁為簡，省去了繁重的手算工作。STAB2009計算成果準確可靠。

【關鍵詞】STAB2009；堤防；穩定計算；溫查爾河

1、工程概況與研究背景

溫查爾河發源于北安農場境內，流經二龍山農場、五大連池于青山鎮東約0.4km處匯入訥漠爾河，全長48km，全流域面積755km2。河流比降為0.556‰，年徑流量約0.52×108m3溫查爾河干流20年一遇洪水位為255.73～260.28m。土壤類型主要是砂壤土、黑土、草甸土、沼澤土，侵蝕類型以水蝕為主，兼有重力侵蝕，屬低山丘陵漫崗輕度侵蝕區，項目區處于自然侵蝕狀態。五大連池市溫查爾河興隆段防洪工程位于北安農場境內為堤防工程，根據《防洪標準》（GB50201-94），堤防等級為4級。工程總長10.082km，其中左岸堤防長5.609km，樁號0+000～5+609，右岸堤防長4.473km，樁號1+874～6+347。工程地理位置為東經126。11'55″～126。12'55″，北緯48。29'49″～48。31'13″。

溫查爾河流域目前防洪設施少、標準低，甚至很多處于不設防狀態，塌岸速度逐年增加，塌岸不僅使岸邊的良田逐年減少，還直接威脅村屯的安全，如不及時采取必要的整治措施，不僅使水土流失，甚至會引起主流改道，不利于經濟發展，因此在溫查爾河左右岸分別新建均質土堤，其中抗滑穩定計算采用中國水利水電研究院編制的《邊坡穩定分析程序 STAB2009》進行計算。

2、程序概述

STAB程序前后經過了三十年的開發過程。1976年程序作者陳祖煜參加水利電力部第二工程局官廳水庫抗震加固工程時，在北京大學DJS-60機上與黃國興共同開發了一個圓弧滑裂面的土石壩邊坡穩定分析的程序。現在的STAB程序仍然保留了這一版本對邊坡幾何形狀處理的主要特點。1979至1981年陳祖煜赴加拿大Alberta大學進修，在Morgenstern教授的指導下，對邊坡穩定分析的通用條分法做出了改進，并編制了相應的程序。1982至1984年程序作者在潘家錚院士主持的“水工建筑物設計專用程序”項目中，承擔了編制土石壩邊坡穩定設計專用程序的工作。在這一項目中，本程序被正式命名為STAB。1984年水利水電規劃設計院在黃山組織專題審查會，并于1984年12月12日以（84）水規字第3號文正式批準，STAB為水利水電系統土石壩設計專用程序，在水利水電設計系統中推廣使用。

1984至1995年作者在推廣使用STAB程序的過程中，將其改造成微機DOS版，并命名為STAB95。1995年至現在，STAB95逐步獲得推廣。在此過程中，順應微機操作系統從DOS轉向WINDOWS的潮流，提出了STAB95的WINDOWS仿真DOS環境下運行的版本。并根據新頒布的水工建筑物抗震設計規范，修改了7度和9度地震時輸入的地震加速度系數。2005年，STAB95正式升級為WINDOWS界面交互式的軟件STAB2009。

2.1 程序的主要功能。STAB2009主要用于土質邊坡和土石壩邊坡的穩定分析。同時，對巖質邊坡，特別是具有軟弱夾層的問題時，本程序也有廣泛的應用價值。

2.1.1 邊坡穩定分析方法

（1）簡化方法。包括瑞典法、畢肖普法、陸軍工程師團法、羅厄法和傳遞系數法等。但在使用陸軍工程師團法、羅厄法和傳遞系數法時，庫水位驟降和采用動強度指標的總應力法的功能不能使用。

（2）嚴格法。包括Morgenstern-Price 法和Spencer法。程序具有自動搜索最小安全系數的功能。對圓弧和任意形狀滑裂面，可以搜索相應最小安全系數的臨界滑裂面。對任意形狀滑裂面，納入了應用隨機搜索方法求解極值的加強功能。

2.1.2 總應力法和有效應力法。根據土石壩設計規范的規定，本程序提供有效應力法的計算功能，同時，也對以下三種情況，提供總應力法計算功能。

（1）軟弱地基上快速加荷；

（2）庫水位驟降；

（3）地震荷載條件下應用動三軸試驗成果進行壩坡總應力法穩定分析。

2.1.3 滑裂面形狀。程序具有按圓弧和任意形狀滑裂面計算的功能。滑裂面頂部可根據用戶要求設置拉裂縫，進行拉裂縫充水、局部充水或不充水的穩定分析。

2.1.4 強度指標。程序具有線性和非線性抗剪強度指標的計算功能。非線性強度指標包括：

（1）R-S，Q-S組合包線；

（2）鄧肯的雙曲線強度指標和DeMello的指數強度指標。

3、STAB2009在溫查爾河堤防工程中的應用成果

3.1 抗滑穩定計算

3.1.1 斷面選擇及計算參數。結合堤防設計和地質資料，本次穩定計算各在左右岸選擇堤防加高培后斷面（BK4+395）和地基黏土覆蓋層較薄的斷面（NK1+450）進行計算。土堤各項物理力學指標根據《溫查爾河近期治理工程地質勘察報告》中地質資料取用（堤身土料的計算參數選用壓實后的計算參數。

3.1.2 計算條件。上游20年一遇洪水位，下游無水，上下游壩坡穩定分析。

3.1.3 計算方法。根據中國水利水電研究院編制的《邊坡穩定分析程序STAB2009》進行壩坡穩定計算，計算方法采用瑞典圓弧法。

4、結語

將STAB2009運用到堤防工程設計的穩定計算中極大的提高了堤防設計的工作效率，化繁為簡，省去了繁重的手算工作。STAB2009計算成果準確可靠是水利工程設計者值得信賴的好幫手，本人通過實際運用該程序也發現了幾個計算時需要注意的事項，在此與大家分享。

第一，在AutoCAD中抓取圖形時每一種土層都需要用一條連續的多段線；第二，進入計算界面后一定要先復核參數信息，修正邊界線數據；第三，注意在STAB2009中坐標以向下為正。

參考文獻：

[1]陳祖煜.土質邊坡穩定分析程序STAB說明書[M].北京：中國水利水電科學研究院，2009.

[2]黑河市水利勘測設計院.黑龍江省五大連池市溫查爾河興隆段防洪工程初步設計報告[R].黑河：2016.