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本文的后续工作，将利用上述并行计算程序，并依据现行规范，对泰山公司抽水蓄能电站上水
库左岸岩石高边坡进行静力和动力稳定性计算及安全评价。

3 边坡稳定性静力计算

3.1 荷载组合工况 边坡岩体的自重、静水压力等为基本静荷载，在此基础上再施加地震动作用，进
行动力计算。在静力分析完成之后，在静力位移和应力、应变场的基础上，考虑静力荷载与地震荷载
的共同作用，进行动力计算。本文的程序设计将静力荷载以阶跃荷载施加于边坡地基系统，在获取稳
定的静态位移和应力场后，再由基岩人工边界底部输入地震波，对边坡动力系统进行波动反应分析。
（1）计算工况 I。认为锚索全部失效，无锚索作用力，但考虑库水压力、断层渗透水压力，进行
左岸边坡的静动力稳定分析。此工况作为边坡静动态稳定评价的基本工况。
（2）计算工况Ⅱ。考虑锚索作用力，考虑边坡岩体自重、断层渗透水压力，考察锚索作用对左岸
边坡的静动力稳定性的影响。
对如图 2 的有限元计算模型，地基周边及其底界面采用人工黏弹性边界 ［14］ ，迎水面施加静水压
力，动水压力采用附加质量，正常蓄水位 410 m，在断层面两侧施加渗透压力；锚索两端施加等效压
力 1500 kN，在失效状态下取值为零。迎水面水位为 410 m，背面水头为 402 m，断层面两侧渗透压力
水头取 405 m。
3.2 边坡静态应力计算 以阶跃动荷载的形式施加静力荷载，在计算中当接触面出现滑动后，将点
对的凝聚力赋值为零，以最后稳定值作为静力计算结果。由于动力计算是以静力计算结果为初始条
件，因此，模型的约束条件应保持一致。
时间增量步为 0.000 01 s，在并行服务器上采用 40 个进程完成并行计算，分区视图如图 3 所示。
在滑块体上取一点，节点编号为 40 874，坐标为（132.40，125.00，403.80），如图 4 所示，计算至 6 s，
60 万步，该点在三个方向的位移过程曲线已趋于静力稳定结果，计算耗时约 70 min。

0.005
0.000
-0.005
-0.010
位移/m -0.015 纵向（x）位移
横向（y）位移
-0.020
竖向（z）位移
-0.020
-0.025
-0.030
0.0 2.0 4.0 6.0
时间/s
图 3 并行计算区域分解（40 个分区） 图 4 滑块上一代表点的位移时程曲线
两种工况的静力应力计算结果在图 5 给出。工况Ⅰ的最大拉主应力为 0.40 MPa，见图 5（a），最
大静态压主应力为 1.42 MPa，见图 5（b）。

工况Ⅱ的最大拉主应力为 0.20 MPa，见图 5（c），图 5（d）给出工况Ⅱ的最大静态压主应力为 1.42
MPa。应力水平与工况Ⅰ相比，滑块体的最大拉主应力降低了 0.2 MPa，最大静态压主应力二者基本
相同。
3.3 边坡静态稳定性分析评价 左岸滑坡及滑块体如图 2（c）和图 2（d）所示，滑动面与水库水下岸坡
交线高程为 380.31 m，高于库底面（库底平均高程为 372.23 m）约 8.08 m。滑动面自 fs1 断层，由内向
2
外下倾，底部滑动面与水平面向下倾角成 10°，滑向迎水方向。滑动面面积约为 3957.21 m ，滑动面
的扬压力 115.14×10 kN。滑块体处于弱风化带，摩擦系数 f ′ 取 0.8，抗剪断凝聚力 C ′ 取 0.6 MPa。
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