摘 要：填筑尾矿库堆积坝坝体在施工阶段的抗滑稳定性是影响坝体整体性能的重要因素。本文借助软件PLAXIS得到了各施工阶段的边坡稳定性系数，对尾矿库坝体填筑各施工阶段以及施工完成后的整体进行了边坡安全稳定性分析。

关键词：坝体填筑；PLAXIS；安全系数；边坡稳定

1 引言

坝体填筑在工程中应用非常广泛，其施工一般分为若干阶段，分别填筑成型。填筑坝体的边坡稳定性一直是坝体施工的关键性问题之一，其中利用有限元法进行坝体边坡的稳定性与安全分析是研究的热点，已经取得了很多成果。本文利用土木有限元软件PLAXIS，根据强度折减原理，对一个确定坝体的各个施工阶段的稳定性进行了分析，得到了各个阶段施工边坡的安全系数，数值模拟边坡的稳定状态。

2 强度折减方法的基本原理

在边坡的极限平衡稳定分析中，整体安全系数 F_s 定义为：在外部荷载保持不变的情况下，边坡所能提供的最大抗剪强度 与外荷载在边坡内产生的实际剪应力之比 。

式中c是粘聚力， σ 是正应力， φ 是内摩擦角。

目前采用强度折减有限元数值计算进行边坡稳定性分析缺乏统一的标准，用不同的失稳标准估算边坡稳定安全系数结果可能不同。有限元软件PLAXIS采用的边坡失稳判断标准是有限元数值计算时候收敛，以及折减系数发生突变。

3 有限元模型的建立

3.1 数值模拟的假设

本文建模时考虑边坡的条件较为简单：匀质，地下水位于模型底边界以下( 即不考虑地下水的影响)，初始应力产生仅与土坡自重有关。

3.2 本构模型

本文采用摩尔-库伦模型。PLAXIS 软件中摩尔-库伦模型需要七个参数，本文参与计算的土体具体参数如表1 所示。

3.3 计算模型

本文计算采用填筑坝体，分三个阶段施工，各个施工阶段的填筑高度分别为：2m；2m；2m；1.7m。整个坝体由7.7m的碎石层构成，下铺1.5m的砂滤层，砂滤层下有淤泥粉质黏土 13m 。考虑到计算边界范围对于分析结果的影响，左右坡脚向外延伸 20m 。

整个坝体的建筑通过三个施工过程完成。第一，二，三施工过程填筑2m；第四个施工过程填筑 1.7m 。有限元模型及网格如下图1 所示。

（66 个单元585 个节点）

3.4 计算结果

按施工阶段，折减系数从0.1 开始，逐步按0.1 的增量叠加，逐渐折减土体的强度参数（c和 φ ）。选择左侧坡脚为参考点，四个施工阶段的边坡剪切应变计算结果如图2—图5 所示。

据式（1），可确定四个施工阶段的安全系数，分别为表2 所

4 结果验证

通过软件PLAXIS计算安全系数结果可知，随着各个施工阶段的填筑高度的增加，边坡安全稳定系数不断下降。但在尾矿库堆积坝坝体第四阶段填筑边坡安全稳定系数为 1.557，依据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）第5.3.2 条，一般工况下安全等级为一级的永久边坡安全稳定系数≥1.35 的规定，满足规范要求。

5 结语

通用利用有限元软件PLAXIS对一确定坝体填筑的四个施工阶段的边坡稳定性进行了分析，随着坝体坡高增加安全系数下降，但整个施工过程中坝体都处于稳定状态。同时，通过和某实际工程实例数据进行比对，可以看出，在利用通用有限元软件对填筑坝体稳定性进行分析是可行的，也具有工程实用价值。

参考文献：

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【2】李颢,张风安,姚环. ANSYS强度折减法在开挖边坡稳定分析中的应用[J]. 电力勘测设计, 2008 (4) : 10 – 13.

【3】栾茂田，武亚军，年廷凯．强度折减有限元法中边坡失稳的塑性区判据及其应用[J].防灾减灾工程学报，2003，23(3)：l一8