5.9　总结

5.9.1　边坡的稳定性分析

在边坡的稳定性分析中，极限平衡分析法是一种传统的方法，一直以来被工程界广泛应用，该方法概念清晰、容易理解和掌握，其分析结果能较好的反应边坡的稳定性。由于在计算过程中引入了一些假定，也并未考虑岩土的非线性本构关系，因此计算结果偏于保守。

借助于有限元对边坡进行弹塑性流固耦合分析，根据等效塑性应变确定边坡最危险滑面的位置，并计算滑面上分布的正应力与切应力，计算基于“应力水平”的安全系数。该法能够真实反映应力状态;克服了极限平衡方法的缺点，适用于任意复杂的边界条件。

确定土体中孔隙水压力和饱和度的分布对计算结果至关重要。利用有限元法进行非饱和稳态渗流、非饱和瞬态渗流分析，考虑了基质吸力与渗透系数之间的非线性关系，考虑了基质吸力对土体抗剪强度的影响，得到边坡真实的孔隙水压力分布。

本章结合极限平衡法和有限元法的优点，对水渠边坡的各种工况进行稳定性分析和安全系数的计算:

(1)渗流分析(得到实际孔隙水压力)+基于刚体极限平衡法的安全系数。

(2)流固耦合分析(得到实际应力和孔隙水压力)+基于“应力水平”的安全系数。

(3)流固耦合分析(得到实际孔隙水压力)+基于刚体极限平衡法的安全系数。

(4)渗流分析(得到实际孔隙水压力)+非耦合应力分析+非线性动力分析，计算基于地震作用下实际应力状态的边坡稳定安全系数。

由于有限元实际应力状态法分析对应边坡实际受力状态，而非极限平衡状态，因此该方法分析所得的滑动面上应力分布与极限平衡法的结果存在明显区别。

有限元实际应力状态法针对实际受力条件下边坡进行较准确的受力分析，可较好地考虑边坡应力历史对其稳定性的影响，从边坡失稳破坏机理出发进行稳定性分析，有限元实际应力状态法分析时，还可预测实际受力条件下边坡的位移、变形分布、塑性区分布、其他物理量(如孔隙水压力等)，指导工程人员进行现场边坡稳定性控制，为施工提供参考依据。

从非饱和土抗剪强度理论出发，应用极限平衡法和以有限元应力计算为基础的极限平衡法，分别对库水位骤降、缓慢变化时的南干渠边坡稳定进行了计算。分析中采用非饱和-非稳定渗流理论，模拟了孔隙水压力的消散过程，并考虑基质吸力对土体抗剪强度的影响。结果表明，库水位的骤降，易引起边坡的滑动，随着超静孔隙水压力的消散，边坡稳定性逐渐提高;随着孔隙水压力消散，基质吸力对抗剪强度的贡献增大。

5.9.2　干渠防扬压、防冻胀、防渗设计研究

(1)分析地下水动态埋深与设计水位或设计渠底的关系，研究地下水对各项设计防护目标的影响，将排水、降水工程设计放在优先考虑的位置;依据工程所处地理位置，分析不利的气象参数、设计冻结深度，研究多方削减冻胀量的有效措施。

(2)通过对渠道渗漏、扬压力破坏、冻胀破坏等问题的成因及防治措施的研究分析，对渠道的防渗衬砌结构型式进行了科学合理的集成，创新提出了以适应机械化衬砌作业的高性能混凝土大板防渗和多元功能排水系统结合的防渗衬砌新结构型式，加快了施工速度，提高了施工质量，节省了工程投资。针对机械化衬砌段提出了多元功能井排系统，通过降低地下水位疏排渠床地基土壤重力水，结合换填垫层，有效地防止了扬压、湿陷和冻胀的破坏。

5.9.3　减少农田征地

为减少农田征地，防止闸前疏挖段渠道引水造成周围农田沼泽化，对该段工程实施优化。一是输水路线裁弯取直，二是对闸前疏挖渠道段进行边坡优化和防渗衬砌设计。优化后，减少了征地，节省了工程投资，同时防止引渠内水渗漏到农田。