基于變電站邊坡穩定性分析及工程設計探究

湯冬生

摘 要：變電站的邊坡穩定性一直以來都是變電站關注的重點問題。為了避免邊坡由于變形、失穩給變電站帶來工作上的困擾，現通過在現場的工程地質勘察，了解到施工區域的地層巖性以及地質構造特征，并且在這里我們運用了赤平投影的辦法對邊坡的穩定性做了定性分析，經分析，中風化巖質坡整體呈現穩定態勢，而局部已經破碎的強風化巖以及不利結構面需做相關處理。與此同時，運用有限元數值模擬法計算了變電站的邊坡穩定性，結果證明邊坡整體穩定，但在遇到突發情況，如遇暴雨的話邊坡的安全系數達不到要求。本文針對邊坡整體穩定性進行評價分析，并綜合工程實際情況給出了相對應的支護治理措施，已取得了較好的治理效果并給變電站帶來了良好的經濟效益。

關鍵詞：邊坡勘察；邊坡穩定性分析；邊坡治理

中圖分類號：TU43 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）22-0158-02

自從黨中央通過十二五規劃決策以來，我國各個領域及綜合國力都得到了相應的提升，經濟方面的進步尤為顯著，經濟作為基礎，其發展給予了各行各業強大的物質支撐，電力能源發展成為支撐我國經濟發展的重要能源之一，在十二五規劃的指導下，電力行業得到了長足發展。為了滿足人們的日常所需及社會生產需要，建設水電站工程已經成為了電力基礎建設的關鍵一環。但是，工程的建設受到各類內在與外在因素的制約，內在因素中，建設水電站及配套設施的高標準要求；外在因素中自然因素如地形、山體結構等的制約對水電站的建設影響較大。

1 工程概況

1.1 地形地貌

如圖1所示方法，將挖方邊坡修建在變電站的東邊。可以看出，場地地貌的特征與低山斜坡地帶相似。當挖方山體竣工后，將會產生一個長度為80米，斜坡高度為40米，斜坡角度為45左右的巖土體挖方邊坡。

1.2 地層巖性

根據開挖山體的邊坡暴露出來的的巖體以及鉆頭鉆出來已探明的巖土層地質特性由外到里分別是：（1）崩坡積碎塊石土（Q4col+dl）：呈黃褐色，從外到里由松散到稍密，厚度約為1到3米，碎、塊石約占百分之50到60，粒徑以15到25厘米為主，呈現棱角狀到次棱角狀。（2）沖洪積碎塊石土（Q4al+pl）：呈黃褐色以及灰褐色，由中密到密實狀，主要為密實狀，厚度大約為2.9到9.5米，碎、塊石含量約占百分之50到80不等，粒徑以15至40厘米為主，呈現次棱角狀到次磨圓狀。（3）全風化變質砂巖：呈灰紫色，為全風化，原來巖石的結構構造基本破壞，形狀為砂土狀，局部可以看見強風化碎塊，粒徑大約在2到5厘米，厚度約為0.5至6.5米。（4）強風化變質砂巖：與全風化變質砂巖一樣呈現灰紫色，強風化，構造為層狀，巖芯為塊狀，節理發育，巖層厚度約為0.6到4.1米。（5）中風化變質砂巖：呈灰紫色，風化狀態為中風化，構造主要是中-厚巖層構造，巖芯呈柱狀，節長5至13厘米，節理較發育，鉆探過程中由于鉆孔達不到需要的深度，層厚具體為多少還不了解。

1.3 地質構造

山體邊坡挖方的基巖有出露，巖層產狀大概是SE160°∠40°，其走向接近與邊坡垂直，順層的節理較為發育。主要有下面這三組優勢節理：（1）SE150°∠50°，發育最為理想，發育的密度為每一米1條，微張，延伸比較短，跟邊坡相交的角度較大，稍傾向于山體，多數沿著層面發育；（2）SW195°∠40°，發育的密度為每一米0.5條，節理微張，延伸比較短，跟邊坡相交角度較大；（3）SW235°∠80°，節理少許閉合，延伸短，跟邊坡相交的角度小。現場揭露的斷層主要有下面這三組斷層：D1，斷層產狀為NE30°∠85°，寬度大概在0.1至0.4米；D2，斷層產狀為NE25°∠55°，寬度大約在0.05至0.25米之間；D3，斷層產狀為SE150°∠75°，寬度為1.0至3.0米。斷層填充物主要為碎裂巖和角礫巖，其上下盤面見構造泥。

2 邊坡的穩定性分析以及評價

2.1 邊坡穩定性分析

根據鉆孔得到的數據進行分析，變電站挖開后的邊坡自上而下一次為：碎塊石土（厚度約為9至12.5米）、部分全風化夾強風化的塊石巖層（厚度為0.5到6.5米）、強風化巖層（厚度為0.6到4.10米）以及中風化巖層。設計開挖的邊坡高度大概是30到40米，開挖邊坡的上半部分是土質坡，它由碎塊石土和全風化層組成。其中上部碎石土的厚度大概為2至3米，碎土石的結構較為松散，穩定性稍差，受地下水的影響比較大，會比較容易失穩，要做支護處理。中下部的碎塊石土相對來說密度大，有較好的穩定性。全風化層從力學角度講力學強度不夠，遇水容易軟化，穩定性稍差，同樣需要做相應的支護處理。據鉆孔揭露，開挖的山體邊坡下半部分的邊坡巖質以中度風化巖體為主，部分為強風化巖。其中占主體的中風化巖體的節理比較發育，但完整性稍差；巖層呈厚層狀，產狀為SE160°∠40°，與邊坡相交的角度較大，巖層層理發育，延伸比較短，因此對于邊坡的整體穩定性影響小；斷層D1、D2與邊坡相交角度大，靠近山體邊坡，對邊坡穩定性影響也較小；斷層D3與邊坡大角度斜切，傾角大，并傾向于山體，同樣對邊坡整體穩定性影響較小；節理（2）斜切邊坡角度較大，傾向偏坡外，因此對邊坡的穩定性影響較大，節理（3）傾角大，從而對邊坡的穩定影響較小。現對山體邊坡的結構面進行了赤平投影組合分析，沒有發現對工程不利的楔形體，結果表明中風化巖質邊坡的整體穩定性不錯，而對于局部已破碎的強風化巖和不穩定的結構面需要進行錨固處理[1]。

2.2 邊坡穩定性計算

經過上文對邊坡各部分巖質的分析計算，沒有發現不穩定的結構面組合，邊坡整體表現為穩定。通過運用stab土質邊坡分析軟件對能夠代表整個山體的邊坡剖面的穩定性計算。結果表明邊坡整體工況長時間呈現穩定狀態，然而在遇到暴雨的工況下，邊坡的安全系數達不到規范要求。所以邊坡需要進行相關的支護治理。

3 邊坡治理措施

3.1 截排水措施

為了避免坡頂匯集的地表水對坡面的沖刷以及對邊坡各個節理縫隙的滲透，在邊坡頂面應當修建尺寸為60×60厘米的截水溝，并修筑寬80厘米，間距30米的急流槽。還應在兩者之間的交匯處建卸力池防止被沖刷。設計要求應與排水工作緊密結合，施工前要做好排水工作。現場工作人員在漿砌塊石時要錯縫砌筑，并且每隔15米應設置一條伸縮縫。

3.2 錨固支檔措施

（1）坡面修整。搭建腳手架，在做好施工安全措施的前提下，將可見、松散的巖塊和巖渣清理排除，將坡面進行平整；對邊坡不穩定的地方進行加固處理；對巖層之間比較的大縫隙進行灌漿或勾縫處理。（2）安裝泄水孔。在邊坡需要進行泄水的地方設置相應數量的泄水孔。（3）錨桿鉆孔注漿。首先噴射第一層厚約5厘米的C20混凝土，噴射的混凝土每一段間隔在10至15米，段與段之間還要設置寬2厘米的伸縮縫，以瀝青防水材料作為填充物。接著使用汽腿式鑿巖機進行鉆孔工作，孔徑控制在50毫米。錨桿使用標號16的鋼筋，錨桿用M30灌漿，間距為1.5×1.5米，呈梅花形布置。（4）掛網。編織好網孔為20×20厘米的鋼筋網。其與錨桿的交接處要特別注意，需電焊加固并用鐵絲扎綁，鋼筋網還要注意與混凝土表面緊貼。（5）第二次噴射混凝土。第二層C20混凝土應當等第一層完全凝結之后再進行噴射，并保證5厘米的厚度和表面光滑。噴射2小時后應澆水進行養護，并保證每天不少于4次，養護時間不得少于7天。

4 結語

實際施工時，應該先對邊坡進行勘察再做穩定性分析，綜合實際情況，用定性及定量的綜合分析評價方法，再根據得到的結果，科學、合理、有效地進行設計，以防盲目施工，浪費成本。這樣才能夠使變電站安全、經濟地進行工程建設，在工程得到安全保障的前提下使利益達到最大化。

參考文獻

[1]李雙平.邊坡穩定性分析方法及其應用綜述[J].2010，（20）：12-15.