有限元法在取水口边坡开挖支护中的应用

朱兴杰

（辽宁省水利厅，辽宁 沈阳110003）



有限元法在取水口边坡开挖支护中的应用

朱兴杰

（辽宁省水利厅，辽宁 沈阳110003）

［摘 要］某工程取水口常年处于水库深水位以下，不具备检修条件，在取水口基坑开挖过程中形成的高边坡若出现破坏，将会造成取水口阻水甚至堵塞，直接影响整个工程的运行。采取有限元法对边坡开挖的稳定、支护后的应力及分布情况、开挖顺序的合理性进行验证，证明设计的合理性和可行性。

［关键词］有限元 ；应力分析；开挖顺序模拟

1　工程概况

某工程取水口在现有大型水库中修建，进水口及电站检修闸室位于沟口上游0.8 km处的小沟岔内，沟长约为300 m，沟内水面宽度100.0～ 40.0 m，沟内水面以下地形坡度为1:6左右，地面高程 250.0～310.0 m。取水口右侧山体高程为380.46～406.0 m，左侧山体高程为367.3～395.0 m。取水口建基面高程254.7 m，施工期边坡高度达89.9 m；运行期边坡非临水最大高度为30.1 m（永久边坡），临水最大高度为60.0 m（永久边坡）。

由于取水口常年处于水库深水位以下，不具备检修条件，若边坡出现破坏，将会造成取水口阻水甚至堵塞问题，投资数百亿的工程将面临瘫痪，直接影响整个工程的运行。因此根据SL386-2007《水利水电工程边坡设计规范》规定确定进水口边坡级别为1级。

2　取水口地质概况

取水口闸门竖井尺寸为33.3m×18.5 m，建基面高程约为254.7 m，顶高程311.5 m。该位置沟宽约35 m，沟底地面高程285.0～296.0 m。两侧山体较陡，坡积物较薄，可见裸露岩体。

该段位于库水位以下，水底基本无松散堆积物，基岩裸露，岩性主要为元古界二长花岗岩，呈灰白～灰褐色、肉红色，主要矿物成分为石英、长石及暗色矿物。……