淺析工程建設擾動對水利工程穩(wěn)定性分析評價

張春敏

（重慶江源工程勘察設計有限公司，重慶 401147）

水利工程建設在防洪抗旱、生活用水和保護河湖健康方面起到了越來越重要的作用，促進了社會經濟的發(fā)展[1-2]。因此，水利工程的安全關系著全體民眾的生命財產安全[3]。隨著經濟的不斷發(fā)展，涉河工程建設也越來越多，大量的穿河、跨河建筑物的修建，對原有水利工程的安全造成一定的影響，因此，定量評價擾動工程建設對原有水利工程的穩(wěn)定性，對水利工程的安全運行與管理現(xiàn)代化及促進水利工程的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義[4-5]。

1 工程概況

擾動工程屬于電力通道，水利工程屬于?。ǘ┬退畮?。電力通道從左岸拉管入土，右岸拉管出土，左右岸出入土位置設置工作井，拉管段投影長度154.5 m，施工段弧長165.74 m，采用電纜拉管19×φ225，MMP管，管徑1 500 mm，拉管完成后采用膨脹性C20水泥砂漿填充。

2 計算方法和工況

2.1 計算方法

本文采用大型通用巖土有限元分析軟件（MIDAS/GTS NX）對整體場地進行穩(wěn)定性驗算[6-7]。MIDAS/GTSNX（New experience of Geo-Technical analysis System）是一款針對巖土領域研發(fā)的通用有限元分析軟件，不僅支持線性/非線性靜力分析、線性/非線性動態(tài)分析、滲流和固結分析、邊坡穩(wěn)定分析、施工階段分析等多種分析類型，還可以進行滲流-應力耦合、應力-邊坡耦合、滲流-邊坡耦合、非線性動力分析-邊坡耦合分析，廣泛運用于地鐵隧道、邊坡、基坑、樁基、水利工程、礦山工程等各種工程的建模分析中[7]。

2.2 計算工況

結合電力通道工程對水庫整體邊坡、局部邊坡穩(wěn)定性影響，得出以下幾種工況：工況1，工程實施前，水庫水位為正常蓄水位；工況2，工程實施前，水位為校核洪水位；工況3，工程施工振動作用下，水庫水位為正常蓄水位；工況4，工程實施后，水庫水位為正常蓄水位；工況5，工程實施后，水庫水位為校核洪水位。

3 穩(wěn)定性計算分析

3.1 整體邊坡穩(wěn)定性分析

不同工況下整體邊坡穩(wěn)定性見圖1.

圖1 整體邊坡模型結果

工況1：主要產生塑性區(qū)，出現(xiàn)在局部邊坡區(qū)域，而且其剪出口位置與正常蓄水位保持同一水平，整體穩(wěn)定性為1.76，邊坡保持穩(wěn)定。

工況2：主要產生塑性區(qū)，出現(xiàn)在局部邊坡區(qū)域，而且其剪出口位置略低于校核洪水位，整體穩(wěn)定性為1.67，邊坡保持穩(wěn)定。

工況3：整體邊坡模型產生塑性區(qū)，出現(xiàn)在局部邊坡區(qū)域，其剪出口位置與正常蓄水位保持同一水平，整體穩(wěn)定性為1.35，邊坡基本保持穩(wěn)定。

工況4：整體邊坡模型在進行管道材料替換后，產生的塑性區(qū)域和剪出口位置與前3種工況相同，其整體穩(wěn)定性為1.65，相對于未進行管道材料替換的前邊坡，穩(wěn)定性有所下降，但是邊坡依舊保持穩(wěn)定。

工況5：整體邊坡模型完成管道施工后，即對管道材料進行替換，邊坡穩(wěn)定性為1.58，邊坡保持穩(wěn)定，其出現(xiàn)的塑性區(qū)主要在巖土分界線上，上部素填土參數(shù)較弱。

3.2 局部邊坡穩(wěn)定性分析

不同工況下局部邊坡穩(wěn)定性見圖2.

圖2 局部邊坡模型結果

工況1作用下：主要產生塑性區(qū)，出現(xiàn)在邊坡與水庫庫底交界處，而且其剪出口位置與正常蓄水位保持同一水平，局部穩(wěn)定性為1.45，邊坡保持穩(wěn)定。

工況2作用下：主要產生塑性區(qū)，出現(xiàn)在邊坡與水庫庫底交界處，而且其剪出口位置略低于校核洪水位，局部穩(wěn)定性為1.42，邊坡保持穩(wěn)定。

工況3作用下：局部邊坡模型產生塑性區(qū)，出現(xiàn)在局部邊坡區(qū)域，其剪出口位置同樣與正常蓄水位保持同一水平，整體穩(wěn)定性為1.1，邊坡基本保持穩(wěn)定。

工況4作用下：局部邊坡模型在進行管道材料替換后，產生的塑性區(qū)域和剪出口位置與前3種工況相同，其局部穩(wěn)定性為1.43，相對于未進行管道材料替換的前邊坡，穩(wěn)定性有所下降，但是邊坡依舊保持穩(wěn)定。

工況5作用下：局部邊坡模型完成管道施工后，即對管道材料進行替換，邊坡穩(wěn)定性為1.40，邊坡保持穩(wěn)定，其出現(xiàn)的塑性區(qū)主要在巖土分界線上，上部素填土參數(shù)較弱。

4 結果與討論

對5種工況條件下整體邊坡模型、局部邊坡模型穩(wěn)定性系數(shù)進行分析，分析結果見表1.

表1 各種工況下模型的穩(wěn)定性系數(shù)

根據(jù)《建筑邊坡工程技術規(guī)范（GB 50330—2013）》，本次邊坡工程安全等級為二級，邊坡類型為永久邊坡，一般工況下邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為1.30，震動工況下邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為1.10，得出以下結論：①一般工況條件下（工況1，2，4，5），整體邊坡穩(wěn)定系數(shù)均大于1.30，整體邊坡穩(wěn)定。穿越工程施工前，隨著水庫水位的升高，邊坡穩(wěn)定系數(shù)減小但量不大；穿越工程施工后，隨著水庫水位的升高，邊坡穩(wěn)定系數(shù)減小但量不大。穿越工程施工前、后，對應水位的整體邊坡穩(wěn)定性均有所下降，但邊坡仍可以保持穩(wěn)定。②震動工況條件下（工況3），整體邊坡穩(wěn)定系數(shù)均大于1.10，整體邊坡穩(wěn)定。施工過程中，隨著震動荷載的逐漸加大，邊坡穩(wěn)定性逐漸降低，但仍能保持穩(wěn)定。③一般工況條件下（工況1，2，4，5），局部邊坡穩(wěn)定系數(shù)均大于1.30，局部邊坡穩(wěn)定。穿越工程施工前，隨著水庫水位的升高，邊坡穩(wěn)定系數(shù)減小但量不大；穿越工程施工后，隨著水庫水位的升高，邊坡穩(wěn)定系數(shù)減小但量不大。穿越工程施工前、后，對應水位的局邊坡穩(wěn)定性均有所下降，但邊坡仍可以保持穩(wěn)定。④震動工況條件下（工況3），局部邊坡穩(wěn)定系數(shù)均大于等于1.10，局部邊坡穩(wěn)定。施工過程中，隨著震動荷載的逐漸加大，邊坡穩(wěn)定性逐漸降低，但仍能保持穩(wěn)定。

［1］王桂芳.水利工程安全運行與管理現(xiàn)代化關系探討［J］.科技創(chuàng)新與應用，2017（7）：224.

［2］張科.淺析水利工程安全施工管理［J］.經營管理者，2013（04）：326.

［3］謝良.淺析水利工程施工管理特點及質量控制策略［J］.農業(yè)科技與信息，2017（04）：111.

［4］伍平，向勇.天然氣長輸管道漢江穿跨越方案研究［J］.西華大學學報（自然科學版），2013，32（4）：94-96.

［5］閻慶華，孫玉杰，付超，等.長輸管道河流穿跨越方案選擇［J］.石油工程建設，2011，37（3）：1-3.

［6］郝艷娥，梁興文，楊紅霞.陜北延安靠崖式黃土窯洞靜力性能及加固方法研究［J］.河南科學，2016，34（11）：1852-1857.

［7］張旭.有限元軟件在河道整治工程中的應用［J］.東北水利水電，2015，33（11）：63-65.