某水電站巖質庫岸邊坡穩定性分析與支護設計

姚鵬程,袁毅峰

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都　610072)

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某水電站巖質庫岸邊坡穩定性分析與支護設計

姚鵬程,袁毅峰

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都610072)

某水電站放空洞閘門井外側邊坡在天然狀態下為穩定邊坡，蓄水后該段邊坡失穩不僅會影響電站放空洞正常運行，還會影響其上部改線公路的安全通行。本文對該段邊坡失穩模式進行了分析，在穩定性計算分析的基礎上，結合現場地質條件提出了相應的支護設計方案。

巖質邊坡；參數選取；計算工況；穩定性分析；支護設計

0　前　　言

在建的某水電站壩高112.5 m，壩前最大壅水高105 m，正常蓄水位2 370 m，死水位2 320 m。該電站放空洞布置于右岸，與導流洞結合，由進口段、洞身段、出口段及閘門井組成。進口底板高程2 274.0 m，出口底板高程2 255.0 m，隧洞長約686.0 m。放空洞閘門井外側邊坡長約180 m，頂部為雙車道四級公路(山重區)，路基寬7.00 m，瀝青路面寬6.5 m。該段邊坡由弱風化強卸荷巖體組成，表面堆積有大量公路棄渣，厚度約3～5 m，結構松散。該段邊坡穩定與否不僅影響電站的正常運行，還會影響公路的安全通行。本文對該段邊坡進行了穩定性計算分析，并提出了相應的加固處理方案。

1　工程地質條件

該段邊坡長約180 m，其頂部公路高程為2 375 m，公路內側邊坡已采用掛網噴錨的方式進行了支護。公路外側岸坡地形坡度為40°～50°，相對高差100 m，因公路施工導致邊坡表淺層堆積有大量的人工棄渣，厚3～5 m，邊坡局部分布有少量覆蓋層，厚1～3 m，下部基巖巖性為二迭系下統黑河組中厚層砂巖夾薄層板巖，巖層產狀為N40°～50°W/SW∠70°～80°，巖層陡傾山里，為逆向坡，層面對邊坡穩定不具控制性，邊坡整體基本穩定。邊坡巖體為弱風化、強卸荷巖體，強卸荷水平深度40～50 m，弱風化水平深度60～65 m。邊坡典型坡面見圖1。

2　邊坡穩定性分析

2.1邊坡等級、安全系數與計算工況

根據《水電水利工程邊坡設計規范》(DL/T5353-2006)，由邊坡所影響的建筑物的級別及邊坡失事的危害程度綜合確定邊坡的級別，確定邊坡最小抗滑穩定安全系數及計算工況如表1所示。

表1　邊坡計算工況及設計安全系數控制標準

2.2計算參數選取

根據試驗成果與工程類比，選取放空洞進口邊坡穩定性計算力學參數見表2。

2.3邊坡穩定性分析計算

根據《水電水利工程邊坡設計規范》(DL/T5353-2006)，對于新開挖形成或長期處于穩定狀態巖體完整的自然邊坡采用上限解法做穩定分析。本文采用能量法(EMU)(見圖2)計算,所使用程序為陳祖煜院士的巖質邊坡穩定分析程序emu2007。

圖1 邊坡典型剖面示意

表2 巖(土)體物理力學參數

使用emu2007進行穩定性分析計算(見圖3),計算成果見表3。成果表明:在電站水庫正常運行后各工況下邊坡安全系數均滿足規范要求。

圖2 emu2007計算簡圖

3 邊坡支護設計

該段岸坡地形坡度為40°～50°,相對高差100m,巖層陡傾山里,為逆向坡,層面對邊坡穩定不具控制性,經穩定性計算分析,在電站水庫正常運行后各工況下邊坡均穩定。

表3　邊坡各工況安全系數計算結果

結合現場地質條件及電站主體工程實際施工情況,擬采用掛網噴錨的方式對該段邊坡進行加固處理。具體支護措施如下(見圖3):

將邊坡表部浮渣及覆蓋層清理后,采用鋼筋φ8@20cm×20cm掛網,然后采用C20混凝土對坡面進行噴護,噴護厚度12cm,為了增加防護的整體性,以間排距2m呈梅花形布置砂漿錨桿φ25,L=4.5m/6.0m。同時因該段邊坡常年處于水位漲落的工況中,與錨桿錯開布置排水孔,采用φ50鋼制花管,L=3m,仰角5°。

圖3　改線公路外側邊坡支護示意

4　小　　結

對于長期處于穩定狀態巖體完整的自然邊坡采用上限解法做穩定分析，本文采用能量法(EMU)對文中邊坡進行了計算。經穩定性計算分析，在電站水庫正常運行后各工況下邊坡均穩定。根據計算結果并結合現場地質條件及電站主體工程實際施工情況，本文采用掛網噴錨的方式對該段邊坡進行加固處理，考慮到該段邊坡長期處于水位漲落的工況中，為避免巖體靜水壓力對邊坡的不利影響，布置了大量排水孔。

[1]鄭穎人,陳祖煜.邊坡與滑坡工程治理，第2版[M].北京：人民交通出版社，2010.

[2]劉興遠.邊坡工程—設計、監測、鑒定與加固第1版[M].北京：中國建筑工業出版社，2007.

2014-08-15

姚鵬程(1981-),男，山西朔州人，工程師，從事水利水電工程勘察技術工作。

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