惠州龙门某110kV变电站站址边坡稳定性评价及支护设计

罗常青

(湖南省电力勘测设计院，湖南 长沙 410007)

惠州龙门某110kV变电站站址边坡稳定性评价及支护设计

罗常青

(湖南省电力勘测设计院，湖南 长沙 410007)

描述了惠州龙门某110kV变电站的工程地质条件，并分段对边坡当前的稳定性进行了分析。针对土坡和岩坡采用不同的破坏模式进行了合理的计算。在此基础上，提出了支护设计方案，土坡采用系统锚杆加固并喷混护面，岩坡采用挂网喷混护面。本文提出分段进行评价和支护设计，为实现经济合理、技术可行的设计原则提供了参考。

变电站；站址边坡；稳定性评价；支护设计。

1 概述

该110kV变电站位于惠州市龙门县。站址为回填土地基，回填土主要来自站址西南侧的挖方边坡，主要填料为硬塑砂质粘土、强～中风化的花岗岩。经过场地“三通一平”后，进站公路左侧的边坡已基本按原设计方案开挖完成，该挖方边坡最大高度为33.5m，采用分段式边坡，设置3个马道，整体坡度为40°。边坡开挖后，未及时布置坡面防护等有效措施，2010年1月，由于连日暴雨，站址西南侧发生小范围滑坡，滑坡体积约60m3，整个边坡面冲刷较为严重。

在对该人工边坡进行稳定性分析后，提出了经济合理、技术可行的支护方案，当前，该边坡支护施工已完成，变电站也已投入使用。

2 地质环境条件概述

2.1 地形地貌

场地为丘陵地貌，站址位于山丘谷地，为海拔在486m～519m之间，地势起伏较大，最大相对高差为33m，自然地形较陡，在30°～60°之间。站址区植被茂盛，主要为乔木及竹林，水土保持良好。

2.2 地层岩性

①砂质粘土

可塑-硬塑，稍湿，灰黄色、灰白色夹肉红色色，含长石、石英，见黑云母风化产物，手捏可碎，厚度为0.95m～4.40m。主要为花岗岩风化残积层。

②燕山三期花岗岩

强～中等风化，灰白色，含长石、石英、方解石、黑云母等矿物，为较坚硬-坚硬岩石，上部节理发育，岩芯呈块状或短柱状。

2.3 花岗岩岩体结构

边坡岩体以块状结构为主，局部节理发育地段呈碎裂状结构，在节理密集带也可见碎裂-散体状结构。

岩体结构面主要为原生和构造节理为主，二者较难区别。浅部有次生、表生结构面存在，主要为风化卸荷裂隙。从工程边坡的统计结果看，结构面走向主要为NNE，如图1，主要发育的结构面走向为NNW和NNE。图2为总体的结构面倾向玫瑰图，从图2可看出，结构面具有较明显的方向性，结合坡面倾向可见，存在部分反倾及陡倾结构面，同时也存在与边坡同倾结构面，在边坡支护设计中应特别注意同倾结构面及其与陡倾结构面对岩体的切割关系。

图1 总体结构面走向玫瑰图

图2 总体的结构面倾向玫瑰图

3 边坡稳定性评价

3.1 边坡物理力学特性指标及破坏模式分析

边坡整体高度为3 3.5 m，整体坡率1∶1.46，上部两级台阶边坡高12.5m，坡体主要为可塑-硬塑的砂质粘土，下部两级台阶边坡高21.0m，坡体主要为中等风化花岗岩。边坡相关物理力学参数见图3。

图3 边坡断面图

上部土质边坡可能的破坏模式为圆弧滑动，下部岩质边坡可能的破坏模式为由岩体结构面及其组合控制的平面滑动和楔形滑动。

根据边坡高度及破坏后果的严重性，本边坡为一级边坡，边坡稳定安全系数要求为，圆弧滑动法计算应达到1.30；平面滑动法和楔形滑动法计算应达到1.35。

3.2 土坡稳定性评价

土坡滑动一般采用圆弧滑动法，本次计算采用fellenius法对该人工边坡进行计算，计算图见图4，计算结果见表1。

图4 土坡圆弧滑动计算图

表1 土坡稳定性计算

计算结果显示，当前边坡稳定系数为1.05，为临界稳定状态，未达到1.30，需要进行支护。

3.3 岩坡稳定性分析

图5、图6为节理面法线的赤平投影的等密图(注：赤平投影采取下半球投影；节理法线与节理面倾向相差90°，两者倾角互余；赤平投影网经线为倾向方向，倾角外圈为0°，向中心逐渐增大，原点为90°，标注数据为%)。从中可看出结构面大都为陡倾，但也有少数为缓倾。值得注意的是部分缓倾节理呈顺倾。本次评价对工程边坡开挖揭露的露头进行了统计，由总体等密图可以看出，结构面优势等密中心有10个：①310°∠30°；②315°∠30°；③290°∠60°；④270°∠60°； ⑤220°∠70°；⑥240°∠68°；⑦202°∠18°；⑧260°∠0°；⑨270°∠60°；⑩238°∠9°。

图5 结构面等密图(圆网)

图6 结构面等密图(方网)

通过赤平投影分析，从图7可看出，位于摩擦圆和坡面之间的结构面存在一个交点，表示受结构面组合控制，存在一组可能的楔形滑动，其计算结果如表所示。

图7 岩坡稳定性分析图解

表2 岩坡楔形滑动稳定性计算

计算结果表明，虽然存在楔形滑动可能性，但是由于结构面力学参数较高，其稳定性系数大于1.35，不需进行支护。

4 支护设计

综合边坡稳定性计算结果，拟对土质边坡采用土层锚杆进行加固，对岩质边坡，采取喷混进行坡面防护。土坡部分共布置6排锚杆，竖直间距2.0m，水平间距2.0m，锚杆设置一根直径22mm的Ⅲ级螺纹钢筋，锚杆之间用直径14mm的螺纹钢筋加强联结。同时对土坡和岩坡皆采用挂网喷混护面，在离坡面垂直距离50mm处设置φ6.5@250mm×250mm的钢筋网，喷射混凝土厚度为150mm。

图9 支护设计示意图

5 结论

⑴边坡的稳定性评价和支护设计，最关键的是要把握住边坡的破坏模式。

⑵对该变电站站址边坡进行合理的分析，认为上部土坡和下部岩坡具有不同的破坏模式。在此基础上进行计算，验证了边坡的稳定性，并进行了相应的支护设计。

⑶设计人员应该具体问题具体分析，对边坡设计应尽可能在把握工程地质条件的情况下，分段分工况设计，才能确保经济合理。

[1]罗常青．某送电线路工程塔基滑坡形成机制及其治理[J]．电力勘测设计，2010，2(1)．

[2]陈勇，等．三维非饱和土滑坡稳定性影响因素研究[J]．岩土工程学报，2010，32(8)．

[3]应宏伟，潘秋元．某大型填土工程滑坡机理分析与治理[J]．岩土工程学报，2002，24(2)．

Stability Analysis and Evaluation of Reinforce Design for Slope Located in 110kV Transformer Substation in Longmen Huizhou

LUO Chang-qing
(Hunan Electric Power Design Institute, Changsha 410007, China)

By describing the engineering geological conditions, we analyze the current stability of the slope and calculate the stability factor using different sliding models for soil slope and rock slope. Based on these works, we recommend system bolts and the concrete to reinforce the soil slope, while concrete and steel net to protect the rock slope face,These offer references for how to realize the economic and suitable criteria and also useful for other slope reinforce design.

transformer substation; slope located in the substation; stability analysis; reinforce design.

TU4

B

1671-9913(2011)02-0027-03

2011-02-21

罗常青(1984- )，男，湖南隆回人，工程硕士，助理工程师。