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我国江河流域面积广阔,其中在以黄河、长江及其支流流域为主要代表的地区,国家修建了大量的水利水电工程。其中水库既能有效地控制洪涝灾害,又能为该范围附近城市提供水电能源,但是由于水库的蓄水引发的库岸边坡稳定性问题非常突出。因为库岸边坡一般都有沿水库水流方向的公路或者乡镇居民建筑,这些工程建筑往往受到库岸边坡安全性的影响。因此分析水库边坡稳定性对边坡处房屋的安全性具有重要的防灾减灾意义。
本文通过分析库岸边坡稳定性主要影响因素,得到库岸边坡稳定性特征。经过数值模拟和工程测量数据验证得知:当库岸边坡处于稳定期,其蠕动产生的水平位移和竖向位移容易导致边坡房屋基础产生不均匀沉降。在不均匀沉降作用下,分别对砌体结构和框架结构进行理论上裂缝分析计算,同时通过库岸边坡房屋实例分析,得到库岸边坡房屋结构安全性特征,提出库岸边坡房屋安全性标准。本文主要研究成果如下:
1.水对库岸边坡力学作用模式划分为静水压力,浮力,渗透力,上层滞水增重效应四种。水库的典型作用就是蓄水,因此库水位和地下水位的变化是库岸边坡的主要特征。当遇到强降雨或者其他原因导致地下水位骤变时,边坡渗流则成了影响边坡稳定性的重要因素。本文应用工程实际监测数据得到地下水位和库水位的关系图,并提出库岸滑坡预测方法;考虑稳定渗流作用和水对边坡的四种力学作用模式,对边坡稳定性计算给出一个具有工程意义的合理的简化公式。
2.本文归纳了房屋基础不均匀沉降产生的主要原因并分析不均匀沉降对上部结构的作用机理。在考虑基础不均匀沉降影响下,分别对砌体结构和框架结构进行开裂原理的分析。考虑砌体结构中部沉降和端沉降两种情况设定三种模型,对砌体结构进行力学分析,得到验算砌体结构开裂的计算公式。对框架结构则直接进行裂缝计算,得到不同混凝土强度框架结构开裂的沉降差值的比例限值为0.45%到0.73%倍房屋长度。通过实例分析验证得到库岸边坡房屋安全性特征。
3.库岸边坡位移变化明显高于普通滑坡(特别在蠕动期间),房屋结构在发生不均匀沉降后,裂缝发育不会因为房屋结构应力和荷载的重分布而停止,且库岸边坡房屋开裂允许不均匀沉降值明显小于规范所拟定,因此提出库岸边坡安全性标准为:库岸边坡房屋达到所能承受的极限不均匀沉降变形后,房屋即进入非安全期。库岸边坡房屋安全等级比普通房屋要低一个级别。