彭水水电站船闸高边坡开挖过程的有限元仿真分析

船闸闸首分期施工有限元仿真分析系统研究的开题报告一、选题背景和意义船闸是在河流、运河等水系中，由拦水坝和泄水渠、船闸室及尾水池等构成，起到防洪保护、调节水位、通航运输等作用。

而船闸中的闸门起到控制水流的作用，是船闸中最关键的部件之一。

在闸门的分期施工中，需要保证每个分期施工的闸门都具有足够的强度和稳定性，避免闸门损坏或断裂等不良后果。

因此，建立一种有限元仿真分析系统，对闸门分期施工进行分析和评估，不仅能够为船闸闸门分期施工提供可靠的理论依据，还能为相关工程设计提供科学依据和技术支持，具有重要的实用和推广价值。

二、研究内容和方案本研究旨在建立一种基于有限元仿真的船闸闸门分期施工分析系统，通过对闸门结构的建模和仿真分析，模拟并评估各个施工阶段的闸门强度和稳定性，为工程设计和决策提供科学依据。

具体研究内容包括：1. 船闸闸门的结构特点和施工过程的分析和研究；2. 建立闸门的有限元模型，并考虑材料的非线性和剪切变形等因素；3. 设计并编程实现基于有限元仿真的分期施工分析系统，实现闸门结构的动态仿真和分析；4. 对不同施工阶段的闸门进行模拟和评估，分析闸门的强度和稳定性等性能指标；5. 对结果进行分析和总结，提出建议和改进措施，完善分期施工分析系统。

三、预期成果和创新点本研究的预期成果包括：1. 建立基于有限元仿真的船闸闸门分期施工分析系统，实现闸门结构的动态仿真和分析；2. 对不同施工阶段的闸门进行模拟和评估，得出闸门的强度和稳定性等性能指标；3. 对结果进行分析和总结，提出建议和改进措施，完善分期施工分析系统。

创新点：1. 建立基于有限元的分期施工分析系统，能够全面、准确地评估闸门的强度和稳定性；2. 基于材料的非线性和剪切变形等因素，更准确地模拟分期施工过程中的实际情况；3. 对分期施工过程进行细致分析，指导工程设计和决策。

四、研究计划及进度安排本研究的具体计划和进度安排如下：1. 第一阶段（一个月）：搜集相关文献和资料，深入了解船闸闸门的结构特点和分期施工过程的实际情况；2. 第二阶段（两个月）：建立闸门的有限元模型，并考虑材料的非线性和剪切变形等因素；3. 第三阶段（三个月）：设计并编程实现基于有限元仿真的分期施工分析系统，实现闸门结构的动态仿真和分析；4. 第四阶段（两个月）：对不同施工阶段的闸门进行模拟和评估，分析闸门的强度和稳定性等性能指标；5. 第五阶段（一个月）：对结果进行分析和总结，提出建议和改进措施，完善分期施工分析系统；6. 第六阶段（一个月）：完成论文撰写和答辩准备工作。

有限元法在船闸闸首结构设计中的应用在船闸闸首结构设计中，有限元法是一种常用的分析和设计工具。

该方法可以帮助工程师预测结构的受力情况、变形和破坏状态，从而优化结构的设计和材料选型，提高结构的可靠性和安全性。

以下是有限元法在船闸闸首结构设计中的应用。

首先，有限元法可以使用计算机模拟结构的受力情况。

通过构建结构的三维模型，将其分解成一系列小的有限元单元，并计算每个单元在不同荷载下的应力和变形。

通过这种方法，可以确定结构的最大应力和变形情况，以及局部应力集中的位置，从而找出设计中的缺陷和破坏风险，并采取相应的措施进行改进。

其次，有限元法还可以帮助工程师进行结构优化设计。

通过模拟不同设计方案的应力及变形情况，可以比较不同设计方案的性能，从而找出最优的设计方案。

例如，工程师可以通过模拟不同的材料参数、几何结构和连接方式等，来寻找最经济、最安全的设计方案。

这种方法不仅可以提高结构的可靠性和安全性，还可以节省成本、时间和资源。

另外，有限元法还可以帮助工程师预测结构在不同荷载下的破坏状态。

通过将结构在不同荷载下的应力和变形情况与材料强度和破坏准则进行比较，可以预测结构在不同荷载下的破坏状态，从而判断结构的安全性和可靠性。

例如，通过模拟船闸闸口在不同水位和船舶重量下的受力情况，在最大荷载下预测其破坏状态，可以为结构的设计和维护提供重要的参考意见。

最后，有限元法还可以用于结构的动态分析。

例如，当船舶通过船闸时，闸首结构会受到船舶作用力的影响，从而产生动态响应。

通过有限元法可以预测结构在不同船舶作用力下的动态响应，如振动和变形，并进行合理的设计和加固。

有限元法在船闸闸首结构设计中的应用有限元法是一种利用计算机对实际工程问题进行数值分析的方法。

通过将结构离散化为有限个小单元，在每个小单元内分别进行受力分析和位移计算，最终得出整个结构的受力和位移情况。

这种方法可以较为准确地模拟结构的受力情况，对于复杂的结构尤为适用。

在船闸闸首结构设计中，由于闸首结构本身通常比较复杂，采用有限元法进行分析可以更好地了解结构的受力情况，为设计提供科学依据。

船闸闸首结构设计中，有限元法可以用于以下几个方面的分析和设计：1. 结构的受力分析：通过有限元法可以分析闸首结构在不同水位、不同船舶通过时的受力情况，包括受力大小、受力分布以及可能存在的应力集中区域。

这可以帮助工程师们更准确地评估结构的安全性，设计出更加合理的结构形式。

2. 结构的振动分析：船闸闸首结构在实际运行中会受到水流和船舶通过等外部作用力的影响，可能会产生振动。

有限元法可以用于分析结构的动力响应，评估结构在外部作用下的振动情况，为结构的振动抑制与控制提供设计依据。

3. 材料的选择和构件的优化：有限元法分析可以帮助工程师们评估不同材料对于结构受力性能的影响，根据实际需要选择合适的材料。

结合优化算法，可以通过有限元法对结构的构件进行形状和尺寸的优化设计，使结构在保证安全的前提下尽可能减少结构材料的使用，提高结构的经济性。

以上几点只是有限元法在船闸闸首结构设计中的一些应用，实际上有限元法在船闸工程中还有很多其他方面的应用。

通过有限元法的分析，工程师们可以更加全面地了解结构的受力情况，提高设计方案的可行性和合理性。

有限元法在船闸闸首结构设计中也存在一些局限性。

有限元法的准确性受到建模时的约束条件和假设的限制，对结构和材料的特性要求高，需要进行大量的实验验证。

有限元法对计算机硬件和软件的要求较高，分析所需的计算时间和资源较多。

有限元法虽然可以模拟结构在不同情况下的受力情况，但对于结构的疲劳寿命和长期稳定性等方面的分析有一定局限性。

收稿日期:19972072073国家自然科学基金专题( 2425)及院科学技术基金资助项目(96210)作者简介:李端有　男　长江科学院大坝安全监测研究所　高级工程师　主要从事大坝安全监测研究工作三峡永久船闸开挖边坡岩体力学参数反分析3李端有　李　迪　马水山(大坝安全监测研究所)摘　要　采用基于人工神经网络的边坡位移反分析方法,取得了三峡永久船闸开挖边坡多介质岩体的宏观等效弹性模量,并利用各层等效弹性模量进行了有限元正分析计算,预测了三峡永久船闸开挖边坡下一开挖阶段的应力及变形发展趋势。

关键词　三峡工程　永久船闸　开挖边坡　位移反分析　神经网络　均匀设计0　概　述由于岩体的不连续性、不均匀性和明显的尺度效应,以及工程区域岩体的地应力及岩体力学参数也伴随着岩体的开挖而发生改变,因此人们研究利用岩体现场量测信息来确定各类力学数值计算模型的参数[1～3]。

必须指出,反分析所取得的力学参数,是岩体的宏观等效参数。

1　力学参数反分析样本的设计1.1　船闸布置及工程地质条件三峡永久船闸为双线连续五级船闸,布置于枢纽左岸坛子岭左侧一带山体中,船闸中心线方向为SE 110°58′08″,与轴线夹角为67.42°。

船闸线路总长6442m ,主体结构段长1607m ,每闸室平面有效尺寸为280m ×34m 。

两组船闸中心线相距94m ,中间保留60m 宽的中隔墩。

船闸闸室是在山体中开挖深槽形成,从上游至下游呈阶梯状,两侧开挖边坡高度一般为70～120m ,最高达170m 。

其中闸室段墙顶以下垂直边坡高为50～70m 。

船闸座落在坚硬的闪云斜长花岗岩上,岩性在总体上比较完整,整体强度高,断层、裂隙以陡倾角为主,主要断层、岩脉走向与边坡走向间的夹角多大于30°,断层以长50～100m 、宽小于1m 的陡倾角 级结构面为主,以走向NNW 、倾向S W 、倾角65～75°断层最发育,走向N EE 次之。

ANSYS有限元数值模拟在某开挖高边坡稳定性分析中的应用作者：许容王辉来源：《西部交通科技》2020年第09期摘要：ANSYS有限元数值可以很好地模拟岩土体的力学性能，甚至通过选取适当的输入参数和计算模型，也能模拟出节理裂隙、软弱夹层、活动性断裂等地质情形。

文章结合某开挖高边坡工程实例，利用ANSYS有限元软件，通过应力、变形以及能量计算分析边坡的稳定性。

关键词：ANSYS有限元;数值模拟;稳定性0 引言边坡稳定分析方法很多，常用的方法主要是通过应力、变形以及能量计算分析边坡稳定性。

其采用矩阵分析模式，更加方便编程分析。

应当注意的是岩土工程在做有限元分析时，不应当过度注重其具体量值的大小，应更加注重应力应变的分布情况与相对的变化情况。

1 边坡工程地质概况该边坡位于云南省境內，构造主要受北西向和近南北向构造控制，区域地质构造背景十分复杂。

该边坡区2#倾倒蠕变岩体在边坡冲沟下游侧1 570～1 840 m高程处发育。

变形体表层覆盖有块石、碎石混粉土的坡积层;倾倒岩体主要为板岩（J2h）;下伏基岩为变质火山角砾岩夹片理化变质凝灰岩（T3xd）。

2 模型建立及数值模拟2.1 有限元模型建立选取开挖边坡横剖面，该剖面位于正面开挖边坡中段，剖面线总长535 m，前缘高程1 540 m，后缘高程1 960 m。

右岸边坡开挖至缆机平台，高程为1 678 m（见下页图1）。

本文通过将剖面的二维极限平衡的渗流场通过插值的方式赋予网格中的各个节点，具体步骤如下：首先将对各个工况下的渗流场进行模拟，得出某个时刻的孔隙水应力图（见下页图2）。

提取图中各个坐标和孔隙水压力值，通过插值的方法将坐标输入ANSYS FLUENT模块中，使用TB、PM命令制定的渗透系数和BIOT系数定义孔隙介质属性。

然后，通过fluent输出.cdb 格式文件，最后再导入ANSYS中。

ANSYS有由顶向下和由底向上两种建模方式。

本论文主要使用由底向上方式建立边坡的主体模型：首先提取坝址区CAD地质图中的等高线数据，存为XYZ坐标文件，然后导入到Surfer，选取建模区域内的坐标，通过克里格插值法将这些不规则高程点离散为均匀的网格点，导出这些网格数据为文本，最后在Excel中处理为ANSYS可以识别的APDL格式文件。

有限元法在船闸闸首结构设计中的应用船闸是内河航运与河流通行交通的关键设施，其结构设计致力于实现高效、安全和可靠的水位调节，以保障航运和沿岸开发。

在船闸中，闸首作为水闸的进出口部位，是最容易受到流体动力载荷和水波荷载影响的结构之一。

由于闸首结构具有复杂的几何形状和载荷工况，因此需要采用有效的结构分析方法来评估其受力性能和设计优化。

本文将介绍有限元法在船闸闸首结构设计中的应用。

有限元法是一种广泛应用于结构力学领域的数值分析方法。

在有限元法中，结构被分割成有限数量的单元，并在每个单元内建立局部的数学模型，以计算它们之间的相互作用和整体变形情况。

由于闸首结构具有各向异性和非线性的物理特性，因此需要使用合适的有限元模型进行分析。

目前，在船闸闸首结构分析中，常用的有限元方法包括线性静力学方法、非线性静力学方法和动力学方法。

线性静力学方法在闸首结构设计中的应用相对简单，通常适用于计算轻载荷下的结构受力情况。

在这种情况下，可以将闸首结构视为弹性杆件体系，使用一维或二维梁单元模拟闸座、柱墩和梁的受力情况。

然而，由于闸首受到水压力、涌浪和流体动力载荷等复杂环境载荷的作用，线性静力学方法已不能满足设计要求。

非线性静力学方法是基于材料本构关系和几何非线性理论的有限元法，可以用于模拟复杂动力载荷下的结构受力情况。

在闸首结构设计中，非线性静力学方法可以模拟闸首受压拱效应、裂缝扩展和塑性变形等非线性特性。

该方法通常使用三维实体元或壳单元模拟闸首结构的三维几何和复杂荷载情况。

然而，由于该方法需要考虑材料的非线性本构关系和结构的几何非线性，计算量较大，因此计算精度和时间效率需要综合考虑。

动力学方法是一种仿真结构在时间和空间上随机变化的数值模拟方法，广泛应用于机械振动、风荷载和地震分析等领域。

在船闸闸首结构设计中，动力学方法可以用于模拟结构在涌浪和流体动力载荷下的受力情况。

该方法通常使用一维或二维梁单元、壳单元或体单元模拟闸首结构的几何形状和频响特性。

高边坡条件下混合式船闸闸室墙有限元模拟及结构优化研究船闸作为水路运输中通航建筑物的主要形式,由于类型多样、形式复杂,结构的受力状态各有不同。

闸墙作为船闸结构的主要组成部分,在目前的工程设计中主要是以解析法为主,而有限元法作为可以精确求解闸墙受力及变形的一种方法,在船闸的设计及受力变形的研究中应用较少。

本文以老挝湄公河萨拉康船闸闸墙为工程实例,针对传统混合式闸室墙结构计算的局限性,建立高边坡条件下混合式船闸闸室结构的有限元模型。

在充分考虑到船闸闸室与周围土体(岩土)之间的相互作用、闸室中水位不同时的水压力、墙后土压力、底部锚杆的作用力等荷载的作用情况下,模拟几种主要工况下墙体本身以及其与岩基之间的接触应力。

分析边坡的稳定性及改变闸墙锚杆分布后对闸墙稳定性的影响,得到混合式船闸闸室墙的应力应变特征,为高边坡混合式船闸闸室墙的结构优化设计提供参考,研究结论可用于指导工程实践。

主要研究内容如下:1)运用传统解析法,计算并分析不同工况下船闸闸室墙的受力及抗滑、抗倾稳定性;2)建立混合式船闸闸室结构有限元模型,研究分析不同工况下船闸闸室墙不同部位的应力应变大小及分布情况;3)对解析法计算结果和有限元模拟结果进行对比分析,并运用强度折减法对边坡的稳定性进行分析;4)计算分析改变锚杆的间距、杆径、夹角时闸墙受力及变形的变化,找出变化规律并将其应用于船闸闸室结构的优化设计。

Hans Journal of Civil Engineering 土木工程, 2023, 12(6), 771-777 Published Online June 2023 in Hans. https:///journal/hjce https:///10.12677/hjce.2023.126087基于二维有限元堤坝边坡稳定性模拟分析卢志豪*西京学院土木工程学院，陕西 西安收稿日期：2023年5月19日；录用日期：2023年6月9日；发布日期：2023年6月21日摘 要堤坝边坡的稳定性是保障堤坝安全运行的重要因素之一。

堤坝边坡的不稳定可能导致堤坝破坏，从而引发严重灾害，造成人员伤亡和财产损失。

因此，保证堤坝边坡的稳定性对于保障人民生命财产安全和维护社会稳定具有重要意义。

采用有限元COMSOL 对堤坝进行建模，建立大坝边坡受各种载荷的二维有限元分析模型，从而进行研究分析，安全系数(FOS)以及重力和静水压力的影响也是预测堤坝边坡稳定性的必要参数。

模拟后给出堤坝中的压力水头、失稳前的等效塑性应变和堤坝失稳前的位移大小以及最大位移与FOS 的关系示意图。

为了控制地表沉降、变形和滑移等几个重要的影响因素提供了重要的参考依据，对堤坝边坡稳定性的研究开展具有重要意义。

关键词堤坝，有限元，COMSOL ，FOSStability Simulation Analysis of Embankment Slope Based onTwo-Dimensional Finite Element MethodZhihao Lu *College of Civil Engineering, Xijing University, Xi’an ShaanxiReceived: May 19th , 2023; accepted: Jun. 9th , 2023; published: Jun. 21st, 2023AbstractThe stability of the embankment slope is one of the important factors to ensure the safe operation of the embankment. The instability of the embankment slope may lead to the failure of the em-*通讯作者。

边坡的有限元分析及ANSYS软件对边坡开挖的模拟
魏海波;吴敏
【期刊名称】《东北水利水电》
【年(卷),期】2004(022)007
【摘要】本文介绍了一种国际上通用的有限元计算程序-ANSYS,详细探讨了ANSYS模拟边坡开挖的方法,并将这一方法运用到某个水电站的稳定性分析中;分别计算出边坡的剖面在天然状态和开挖工况下的应力场和位移场,对计算结果进行了详细的分析,对平面问题的边坡稳定性做出了定性的评价.
【总页数】3页(P18-19,22)
【作者】魏海波;吴敏
【作者单位】广东省水利电力勘察设计研究院,广东,广州,510000;中国航天建筑设计研究院,北京,100071
【正文语种】中文
【中图分类】TV21
【相关文献】
1.基于ABAQUS软件的边坡有限元分析及开挖模拟 [J], 黄小波
2.基于ANSYS软件的边坡开挖模拟和稳定性评价 [J], 熊斌
3.边坡的有限元分析及ANSYS软件对边坡开挖的模拟 [J], 魏海波;吴敏
4.某路堑边坡爆破开挖有限元数值模拟研究 [J],
5.ANSYS有限元数值模拟在某开挖高边坡稳定性分析中的应用 [J], 许容;王辉
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有限元法在船闸闸首结构设计中的应用有限元法是一种数值分析方法，它将结构划分为小的单元，并通过求解每个单元上的方程组，进而得出整个结构的渐进行为。

电子计算机的出现使得这种方法成为现实。

从研究对象和分析手段上来说，有限元法较传统的力学方法具有明显优势，所以在工程实践中被广泛应用。

1. 结构力学性能分析船闸闸首结构在使用过程中，要承受大量的水压和船只冲击力，因此需要具有足够的力学稳定性。

在设计时，可以利用有限元法对结构进行力学性能分析，包括破坏状态、振动特性、位移变化等等。

这些分析结果可用来优化结构设计，使其符合工程要求，避免由于结构不稳定引发的安全事故。

2. 结构优化设计有限元法可以对结构进行优化设计。

结构参数的变化会直接影响结构的力学性能，因此可以通过有限元法，对结构的形状、大小设计进行优化，以达到更好的力学性能。

例如可以在有限元模型中进行材质的选择，调整结构尺寸等等，从而得到一组最优方案。

这些优化数据可以为工程师完成最终设计提供参考，提高结构的实用性和经济性。

3. 结构安全监测由于船闸闸首结构长期受到水压和船只的冲击，其结构状态可能会发生变化。

有限元法可以成为结构安全监测的重要手段。

通过在一定时间范围内对有限元模型的运动学和动力学特性进行有序分析，可以发现结构是否存在开裂、失稳等情况。

有限元分析结果可以直接反映结构健康状态，工程师可以更准确的根据分析数据进行维修和保养，保障船闸闸首结构的积极运用。

1. 组合力学结构理论的优点有限元法本身是一种组合力学结构理论，可以对结构进行分离和组装，从而得到全局节点解以及单元解。

在船闸闸首结构的设计中很容易的将结构分为各模块，再应用有限元分析法对整个结构进行组合，从而得出结构的力学性能。

2. 精度高，分析速度快有限元分析法可以精确的分析结构的力学性能，对结构的形状和变形进行准确的描述。

与其他方法相比，计算速度快并且能够逐步加细网格逼近从而得到满意的精确度。

在船闸闸首结构中，需要考虑各种突发冲击和严峻的气候条件，利用有限元分析法提高了分析速度并且精度上升，可以得到更为明确的数据。

三峡工程船闸高边坡锚固方案的平面有限元计算
张玉军;朱维申
【期刊名称】《岩土工程学报》
【年(卷),期】1997(19)1
【摘要】三峡工程船闸高边坡锚固方案的平面有限元计算张玉军朱维申（中国科学院武汉岩土力学研究所，４３００７１）１前言三峡水利枢纽永久船闸在修建时将形成路堑式双高陡边坡，最高达１７０ｍ，其中闸墙直立坡一般高５０ｍ，最高有７０ｍ。

高边坡的稳定，直接影响到船闸运行...
【总页数】5页(P70-74)
【关键词】船闸;高边坡;锚固;计算;有限元
【作者】张玉军;朱维申
【作者单位】中国科学院武汉岩土力学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】U641.5
【相关文献】
1.三峡工程永久船闸高边坡的科技攻关及其在布置方案优化中的成效 [J], 司兆乐
2.三峡工程船闸高边坡岩体长期变形及稳定性有限元分析 [J], 徐平;甘军;丁秀丽
3.三峡工程永久船闸高边坡锚固处理设计方案与施工 [J], 李秋林
4.三峡工程永久船闸岩体高边坡锚固方案优化研究 [J], 张永兴
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水电站边坡开挖支护施工的技术分析摘要：在国家水利工程施工过程中，边坡开挖支护技术会严重影响到工程的质量水平。

同时，因其所处境遇不大乐观，故在工程作业过程中时常遇到问题与难处，尤其是在复杂地质条件下，边坡开挖支护技术便变成了施工的关键所在。

笔者在下文中将结合实例针对边坡开挖支护技术在水利工程施工中的应用展开具体阐述。

关键词：边坡开挖；水利施工；水利工程；支护技术我国对于水利建设的重视程度随着社会经济的高速发展愈渐加深，事实上水利工程建设与国计民生息息相关。

在内陆地区的水利工程建设施工过程中，因为水利工程施工的牵涉范围大、跨度大、工期长、条件差等诸多因素的影响，水利施工中的边坡开挖支护施工难度系数比较高。

因此我们有必要搞好边坡开挖支护施工工作，有效提升水利工程施工质量水平。

笔者在下文中将联系某水利工程施工实例对水利工程施工过程中边坡开挖支护技术的应用展开论述。

1 边坡开挖支护技术的地位与作用因为内陆地区的水利水电工程项目在施工过程中具有边坡复杂多变的特性，加上地理位置较为繁杂，所以会在影响工程施工的稳定性及施工进度的同时，增加水利工程施工作业的难度。

为此，在水利项目施工过程中应用边坡开挖支护技术时应当充分结合水利工程现场状况在勘察的同时对施工方案进行调整，从而避免施工工期被耽搁、施工成本造价增长。

只有充分结合边坡的水文地质状况与边坡的工程地质情况展开施工，才能有效避免边坡岩体顺层滑塌的情况出现，才能确保边坡开挖轮廓尺寸的科学准确性，才能使内陆地区的水利水电工程施工的质量水准得以提升。

边坡支护开挖技术在我国的水利施工过程中可谓是一项相当重要的技术。

要想防止滑塌现象出现，就必须有效提升边坡支护开挖质量与工程的施工进度，减少水利工程施工中的安全问题，确保水利工程的施工质量水平，如此才能够有效推动国家水利事业的顺利发展。

2 工程概况某水电站施工项目中，其工程规模属大Ⅱ型的，经过实现勘察后得出，在该水电站工程施工中，对于其开挖与支护的工程量为：土方明挖是24.62 万平方米，3，石方明挖为56.09 万平方米，护坡混凝土是0.83 万平方米，需要的各类锚筋根数达0.5 万。

河南科技Henan Science and Technology矿业与水利工程总第801期第7期2023年4月收稿日期：2022-10-17作者简介：王硕（1997—），女，硕士生，研究方向：岩土稳定性分析。

基于有限元模拟的溢洪道边坡稳定性分析王硕1冯巧云1田富银2许晖2（1.华北水利水电大学地球科学与工程学院，河南郑州450046；2.中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，湖南长沙410014)摘要：【目的】重庆市南川区鱼枧水库工程中溢洪道边坡所处位置地质条件复杂，开挖规模较大，加之不确定因素较复杂，导致该工程溢洪道边坡存在安全隐患问题。

【方法】结合溢洪道左侧边坡的总体结构特征，研究选取两个典型剖面及相应的岩体力学参数，利用强度折减法对该边坡分别在不同工况和不同施工工序下进行稳定性分析。

【结果】研究表明：该边坡在未开挖及开挖支护两种工况下均满足稳定性要求，而在开挖未支护时处于不稳定状态；边坡采用边开挖边支护的施工工序比先开挖后支护工序产生的整体位移缩减15%。

【结论】本研究验证了边坡支护方式的合理性，具有一定的指导意义。

关键词：边坡稳定性分析；强度折减法；有限元；数值模拟中图分类号：TV651.1文献标志码：A 文章编号：1003-5168（2023）07-0061-04DOI ：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2023.07.012Stability Analysis of Spillway Slope Based on Finite Element SimulationWANG Shuo 1FENG Qiaoyun 1TIAN Fuyin 2XU Hui 2(1.College of Geosciences and Engineering ，North China University of Water Resources and Electric Power ，Zhengzhou 450046,China ；2.China Electric Power Construction Group Zhongnan Survey and Design Re⁃search Institute Company Limited ，Changsha 410014，China)Abstract ：[Purposes ]The spillway slope of Yujian reservoir project in Nanchuan District of Chongqing cityhas complex geological conditions,large excavation scale,and complicated uncertain factors,which result in potential safety hazard the safety hidden trouble of the spillway slope.[Methods ]Combined with the overall structural characteristics of the slope on the left side of the spillway,two typical sections and corresponding rock mass mechanical parameters were selected in this study,and the strength reduction method was used toanalyze the three-dimensional stability of the slope under different working conditions and construction proce⁃dures.[Findings ]The result shows that the slope meets the stability requirement before excavation and after ex⁃cavation support,but it is in an unstable state when the excavation is not supported.The overall maximum dis⁃placement of slope with excavation and support is reduced by 15%compared with that of excavation before support.[Conclusions ]This study verifies the rationality of the slope support scheme,which has certain engi⁃neering application and guiding significance.Keywords ：slope stability analysis;strength reduction;the finite element;the numerical simulation0引言近年来我国黔北地区水利产业不断兴起，由于建筑场地的快速扩张，依山傍水的项目也越来越多，导致工程所处环境愈渐复杂。

有限元法的水利工程仿真计算作者：张明伟来源：《科技视界》2014年第28期【摘要】本文阐述了有限元方法对于水利工程的重要意义。

以某水坝为计算案例，构建了坝体的三维实体模型，采用映射网格划分整个模型区域，并通过数值计算的方法，得到了模型的位移、应力分布等仿真结果，为后续工程的施工提供了理论依据。

【关键词】有限元；模型；网格水利工程的设计和施工，最基本的要求就是工程主体安全。

而由于工程在运行过程中，要承受各种不同的载荷，受力情况非常复杂，所以如何保证实际应力小于工程材料的许用应力，是一个非常关键的问题。

传统的水利设计方法，以水坝为例，主要是依据经验，只计算最危险区域所承受的最大应力，若该指标满足要求，则认为整个坝体是安全的。

然而，该方法也存在一定的弊端，比如坝体的受力情况复杂，载荷种类繁多（如动载荷、静载荷、时均载荷等等），计算区域是否在实际应用中就是最危险区域，并不能确定，也就是说和理论计算结果有偏差的可能性。

因此，为了提高水利工程设计的精度和安全性，必须对传统的设计方法进行完善和修正。

有限元法是目前越来越多的工程中采用的先进方法。

其本质是在工程施工前，利用数值计算方法，对整个模型进行刚、强度分析，从而提前预判整个工程在各个对应区域的应力分布规律，并针对危险的区域，采取相应的措施，极大地提高了项目本身的安全性。

本文以某水坝设计为例，采用有限元法的设计思想，得到了工程的动力性能仿真结果，以便于提前监测工程的强度分布情况。

1 模型概况已知某市水电站水坝工程中，为了设计出准确的坝体模型参数，首先要进行的步骤是对工程现场进行参数测量和调研，即搜集基本参数的工作。

其中，包括额定流量、水头、高程以及机组额定功率等等。

然后，根据电站的特征参数（如流量Q、扬程H等），结合文献[1]的计算方法确定了坝体的基本几何尺寸和形状，这样便完成了主体工程的参数设计，模型的部分设计参数如表1所示。

2 耦合方程的选择要对水坝模型进行数值模拟计算，首先需要确定耦合方程。

乌江彭水水电站三维虚拟仿真设计系统的研制
李小帅
【期刊名称】《软件导刊》
【年(卷),期】2012(011)001
【摘要】论述了采用三维虚拟建模、虚拟现实、计算机仿真、地理信息系统等技术,围绕彭水水电站的设计、施工及建成后的运行管理,建立彭水水电站三维虚拟仿真设计系统.
【总页数】3页(P69-71)
【作者】李小帅
【作者单位】武汉大学信息管理学院,湖北武汉430072;长江水利委员会长江勘测规划设计研究院,湖北武汉430010
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.乌江彭水水电站三维虚拟仿真设计系统的研制 [J], 李小帅
2.乌江彭水水电站船闸监控系统应用 [J], 张茂林;;
3.大断面洞室不良地质段开挖施工技术r——乌江彭水水电站导流洞工程f1断层带的穿越 [J], 李建文
4.乌江彭水水电站龚滩古镇保护规划及实施 [J], 王凯;冯秋生;李鹏
5.乌江彭水水电站升船机闸门跑偏问题的研究 [J], 焦建凯
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有限元法的水利工程仿真计算张明伟【期刊名称】《科技视界》【年(卷),期】2014(000)028【摘要】The paper elaborate significance of computer simulation for hydraulic engineering. The paper give a dam design model as a example, set up 3D model, choose mapped meshing to whole model, and do a element analysis. The result shows, the design data were reasonablely. So the performance lay a theory foundation for following Construction work.%本文阐述了有限元方法对于水利工程的重要意义。

以某水坝为计算案例，构建了坝体的三维实体模型，采用映射网格划分整个模型区域，并通过数值计算的方法，得到了模型的位移、应力分布等仿真结果，为后续工程的施工提供了理论依据。

【总页数】2页(P339-340)【作者】张明伟【作者单位】宣汉县普光水利站，四川宣汉636150【正文语种】中文【相关文献】1.基于有限元法的船体吊耳数值仿真计算 [J], 汤婧;韩晨健2.基于有限元法的±500 kV同塔双回线路电磁环境仿真计算 [J], 曾彦珺;王彤;李怡;盛华夏3.基于有限元法的复合海缆温度场的仿真计算 [J], 刘频频;安博文;周灵;周蓉蓉4.有限元法在水平电偶极子电场仿真计算中的应用 [J], 焦达文;吴云超;彭飞;姜楷娜5.有限元法在水平电偶极子电场仿真计算中的应用 [J], 焦达文;吴云超;彭飞;姜楷娜因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

三峡永久船闸高边坡开挖三维离散元数值模拟
李世海;高波;燕琳
【期刊名称】《岩土力学》
【年(卷),期】2002(23)3
【摘要】采用面-面接触的三维离散元刚性块体模型,从实测节理面中取出其中的三组,按照其倾向、倾角和节理间距将三峡永久船闸未开挖的区域划分为105个离散单元,通过施加力边界条件,给出了与实测初始地应力场接近的数值模拟结果;然后,分4步模拟了永久船闸的开挖过程。

计算结果表明:开挖过程会引起节理面出现张开趋势,个别岩体还会沿着节理面滑移。

岩体位移的不对称现象较为自然地说明了由节理引起的岩体各向异性特征。

【总页数】6页(P272-277)
【关键词】高边坡;岩体;节理;船闸;三维离散元;数值模拟
【作者】李世海;高波;燕琳
【作者单位】中国科学院力学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】U656.3;TB115
【相关文献】
1.三峡永久船闸高边坡开挖中的岩石力学问题 [J], 董学晟
2.三峡船闸高边坡开挖加固数值模拟分析 [J], 盛谦;任放
3.三峡永久船闸高边坡开挖及加固支护设计 [J], 徐年丰
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