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水 利 学 报 2003 年11 月 SHUILI XUEBAO 第11 期 文章编号：0559-9350 (2003) 11-0102-05 三维极限分析方法在恰甫其海水利工程边坡稳定分析中的应用 杨健，王玉杰，陈祖煜 (中国水利水电科学研究院 岩土工程研究所，北京 100044) 摘要：恰甫其海水利枢纽工程左岸发育一规模较大的F 断层，左坝肩施工开挖时该断层将大范围出露，由此产生施 78 工期和蓄水后左岸山体的稳定性问题，并对工程安全带来威胁。本文采用边坡稳定三维极限(上限)分析方法，对左 岸山体在施工期和运行期的三维抗滑稳定性进行分析研究。分析表明，左岸山体施工期和运行期的稳定性较好，但 降雨入渗对左岸山体的稳定性影响较大，应考虑适当的排水措施。 关键词：边坡稳定；三维极限分析方法；上限理论 中图分类号：TV233.3+ 1 文献标识码：A 1 工程概况 新疆恰甫其海水利枢纽工程左岸发育有规模较大的F 断层，该断层倾向上游偏河床，大致为SE170° 78 左右，倾角为15°～25°，且断层面具有一定的起伏差。F 断层上盘岩体层面节理发育，走向与河道近似 78 垂直，岩层较陡，倾角近90°。施工期在地震或降雨等诱发条件的影响下，F 断层上盘岩体有向上游滑动 78 的可能性。为保证边坡施工期的安全，其稳定性需进行分析计算。该问题是一个典型的空间边坡稳定问题， 需采用三维稳定分析方法进行研究。应用基于塑性力学上限原理和运用最优化方法搜索临界滑裂面的三维 上限分析方法，对左岸山体沿F 断层潜在滑动的稳定性问题进行了深入分析和研究。 78 2 计算方法及原理 计算采用中国水利水电科学研究院在 “九五”攻关期间开发的边坡稳定的三维极限分析塑性力学上限 解法［１］，对左岸山体进行三维抗滑稳定分析。 W.F.Chen ［2］,Donald 和Chen ［3］曾从边坡稳定角度阐述这一 极限分析的原理。对于一个处于极限状态的边坡，假定在土体 * 里存在一个塑性区Ω，塑性区里各点的材料已经屈服且服从 Mohr Coulomb 破坏准则。在这一塑性区和边界上如果由于某一 外荷载增量导致一个塑性应变，那么可以通过塑性力学中的上 限定理求解对应于这一塑性变形模式的外荷载T* (图1)。 图1 二维塑性力学上限解示意 * * * * * * σ ⋅ε dv + dD WW +T V (1) ∫Ω* ij ij ∫Γ s 上限定理指出，相应真实塑性区Ω的外荷T 一定比T* * 小或相等。式(1)中V 是外荷载增量引起的相应塑性 位移速率。W 是塑性区的体积力。式(1)的左边两项分别是产生于破坏体Ω* * 内和沿滑裂面