5.9　總結

5.9.1　邊坡的穩定性分析

在邊坡的穩定性分析中，極限平衡分析法是一種傳統的方法，一直以來被工程界廣泛應用，該方法概念清晰、容易理解和掌握，其分析結果能較好的反應邊坡的穩定性。由于在計算過程中引入了一些假定，也并未考慮巖土的非線性本構關系，因此計算結果偏于保守。

借助于有限元對邊坡進行彈塑性流固耦合分析，根據等效塑性應變確定邊坡最危險滑面的位置，并計算滑面上分布的正應力與切應力，計算基于“應力水平”的安全系數。該法能夠真實反映應力狀態;克服了極限平衡方法的缺點，適用于任意復雜的邊界條件。

確定土體中孔隙水壓力和飽和度的分布對計算結果至關重要。利用有限元法進行非飽和穩態滲流、非飽和瞬態滲流分析，考慮了基質吸力與滲透系數之間的非線性關系，考慮了基質吸力對土體抗剪強度的影響，得到邊坡真實的孔隙水壓力分布。

本章結合極限平衡法和有限元法的優點，對水渠邊坡的各種工況進行穩定性分析和安全系數的計算:

(1)滲流分析(得到實際孔隙水壓力)+基于剛體極限平衡法的安全系數。

(2)流固耦合分析(得到實際應力和孔隙水壓力)+基于“應力水平”的安全系數。

(3)流固耦合分析(得到實際孔隙水壓力)+基于剛體極限平衡法的安全系數。

(4)滲流分析(得到實際孔隙水壓力)+非耦合應力分析+非線性動力分析，計算基于地震作用下實際應力狀態的邊坡穩定安全系數。

由于有限元實際應力狀態法分析對應邊坡實際受力狀態，而非極限平衡狀態，因此該方法分析所得的滑動面上應力分布與極限平衡法的結果存在明顯區別。

有限元實際應力狀態法針對實際受力條件下邊坡進行較準確的受力分析，可較好地考慮邊坡應力歷史對其穩定性的影響，從邊坡失穩破壞機理出發進行穩定性分析，有限元實際應力狀態法分析時，還可預測實際受力條件下邊坡的位移、變形分布、塑性區分布、其他物理量(如孔隙水壓力等)，指導工程人員進行現場邊坡穩定性控制，為施工提供參考依據。

從非飽和土抗剪強度理論出發，應用極限平衡法和以有限元應力計算為基礎的極限平衡法，分別對庫水位驟降、緩慢變化時的南干渠邊坡穩定進行了計算。分析中采用非飽和-非穩定滲流理論，模擬了孔隙水壓力的消散過程，并考慮基質吸力對土體抗剪強度的影響。結果表明，庫水位的驟降，易引起邊坡的滑動，隨著超靜孔隙水壓力的消散，邊坡穩定性逐漸提高;隨著孔隙水壓力消散，基質吸力對抗剪強度的貢獻增大。

5.9.2　干渠防揚壓、防凍脹、防滲設計研究

(1)分析地下水動態埋深與設計水位或設計渠底的關系，研究地下水對各項設計防護目標的影響，將排水、降水工程設計放在優先考慮的位置;依據工程所處地理位置，分析不利的氣象參數、設計凍結深度，研究多方削減凍脹量的有效措施。

(2)通過對渠道滲漏、揚壓力破壞、凍脹破壞等問題的成因及防治措施的研究分析，對渠道的防滲襯砌結構型式進行了科學合理的集成，創新提出了以適應機械化襯砌作業的高性能混凝土大板防滲和多元功能排水系統結合的防滲襯砌新結構型式，加快了施工速度，提高了施工質量，節省了工程投資。針對機械化襯砌段提出了多元功能井排系統，通過降低地下水位疏排渠床地基土壤重力水，結合換填墊層，有效地防止了揚壓、濕陷和凍脹的破壞。

5.9.3　減少農田征地

為減少農田征地，防止閘前疏挖段渠道引水造成周圍農田沼澤化，對該段工程實施優化。一是輸水路線裁彎取直，二是對閘前疏挖渠道段進行邊坡優化和防滲襯砌設計。優化后，減少了征地，節省了工程投資，同時防止引渠內水滲漏到農田。