石龙水电站厂房后山坡稳定分析

胡顺志 ，鞠 晔 ，张小涛 ，姜 军

（1中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021；2松辽水利委员会，吉林 长春 130021）

石龙水电站厂房后山坡稳定分析

胡顺志1，鞠 晔2，张小涛1，姜 军1

（1中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021；2松辽水利委员会，吉林 长春 130021）

石龙厂房后山坡属于高、陡边坡，山体单薄，并且地质条件复杂。厂房开挖后其前缘形成临空面，构成了沿不整合面产生山坡岩体滑动的可能。文章介绍了石龙水电站设计过程中，对施工期及运行期不同地下水位情况下的厂房后山坡稳定，进行了计算分析。

厂房后山坡；稳定分析；石龙水电站

1 地质条件

厂房后山坡开挖共分五级马道，分别设于452.55，467.35，482.35，512.00 m。基岩为震旦系下统万隆组灰岩（Z1W），岩石呈黑～灰黑色，以薄层～互层为主，局部为中厚层。岩层产状：走向N75°E～N60°W，倾向 NW～NE，倾角 25°～42°。

共出露岩脉17条，其中闪长玢岩脉4条、正长斑岩脉7条、辉绿玢岩脉6条。分为2组：

1）走向 N55°～85°E。倾向 SE（个别为 NW），倾角 50°～69°，出露宽度 0.3～17.0m，多数与围岩呈裂隙接触，少数为断层接触，其数量占75%以上。

2）走向 N15°～23°E，倾向 NW（SE），倾角 77°～85°，出露宽度 2.0～8.0 m，与围岩呈裂隙或断层接触。

共发现断层21条。其中F26断层出露于厂房后边坡高程484 m马道以上，在山顶垭口处穿过山脊，延伸长度大于300 m，整体走向NEE向，与厂房后边坡斜交，倾向山里偏下游，是厂房区最大的一条断层。其余断层规模相对较小，可分为3组：

1）走向 N60°～80°E，倾向 SE，倾角 60°～75°，出露宽度0.3～2 m，数量占45%。

2）走向 N3°～18°E，倾向 NW，倾角 80°～85°，出露宽度0.1～2.0 m。

3）走向 N10°～20°W，倾向 SW（NE），倾角 60°～82°，出露宽度 0.1～0.5 m。b，c组数量一致。断层组成物为角砾岩、糜棱岩、碎裂岩、断层泥等。

稳定计算地质参数建议值详见表1；岩体容重取值详见表2。

表1 地质参数建议表

表2 岩体容重一览表

2 稳定计算

2.1 计算方法

后山坡边坡稳定分析首先通过渗流计算，确定边坡山体蓄水前后的水位线，为边坡稳定计算提供依据。在此基础上，采用块体理论计算了12个块体的稳定性，并采用摩根斯顿—普赖斯法（Morgenstem—Price）和萨尔玛法（Sarma）研究边坡的整体稳定性，同时采用有限元强度折减法进行边坡的稳定性分析和复核以及应力应变分析。

2.2 极限平衡法的边坡稳定分析

2.2.1 计算剖面选取

根据工程地质条件结合建筑物布置，选取5条断面进行边坡整体稳定分析计算。

2.2.2 荷载组合及计算工况

这次极限平衡法计算，仅计算基本荷载和短暂荷载。计算以下3种工况：工况1：蓄水前，水位按天然地下水位线考虑，水位以下岩体参数取表1中抗剪断参数（饱和），水位以上灰岩层面节理等无充填结构面按提高5%考虑，断层破碎带和其它节理按提高20%考虑。工况2：蓄水后，水位按照渗流计算提供的水位线考虑，水位以下岩体参数取表1中抗剪断参数（饱和）,水位以上灰岩层面节理等无充填结构面按提高5%考虑，断层破碎带和其它节理按提高20%考虑。工况3：蓄水后降雨或融雪，将蓄水后渗流计算提供的水位抬升0.91 m进行计算。水位以下岩体参数取表1中抗剪断参数（饱和）,水位以上灰岩层面节理等无充填结构面按提高5%考虑，断层破碎带和其它节理按提高20%考虑。

2.2.3 块体稳定性计算分析

根据层面节理、岩脉和断层的组合搜索，得到12个潜在的不稳定块体。每一个块体均可由层面节理与陡倾角的节理或断层面组成双滑面，块体后缘有岩脉或夹泥节理，计算结果见表3。

2.2.4 边坡整体稳定性计算分析

Morgenstern-Price法计算结果见表4。Sarma法计算结果见表5。

2.3 有限元强度折减法的边坡稳定分析

2.3.1 计算原理

强度折减的基本原理是将材料的强度参数c，tanφ，值同时除以一个折减系数F，得到一组新的c′，φ′值，然后作为新的材料参数进行试算，通过不断地增加折减系数F，反复分析研究对象，直至其达到临界破坏，此时得到的折减系数即为安全系数Fs，其分析方程为：

2.3.2 计算结果

计算结果见表6。

表3 块体稳定计算结果

表4 Morgenstern-Price法计算结果汇总表

表5 Sarma法计算结果汇总表

表6 基于有限元强度折减法边坡整体稳定分析安全系数表

3 结论

1）块体稳定计算表明，其安全系数即使在最不利条件下也能满足规范要求。

2）边坡整体稳定计算（Morgenstern-Price法、Sarma法）和有限元法计算结果表明，厂房后山体的稳定系数基本在1.25以上，满足规范要求，说明该边坡整体稳定。

3）厂房和基础混凝土底座以及厂房后边墙与边坡间回填混凝土对边坡稳定是有利的。

Stability analysis of hillside behind powerhouse for Shilong hydropower station

HU Shun-zhi,JU Ye,ZHANG Xiao-tao,JIANG Jun

The hillside behind Shilong hydropower station powerhouse is the high and steep slope with the thin mountain body and the complex geological condition.The free face is formed at the front of hillside by the powerhouse excavation,which would cause the sliding possibility of rock body along the unconformity surface.The paper calculates and analyzes of the stability of hillside behind powerhouse under the different underground water level during the period of the construction and operation in the design of the Shilong hydropower station.

hillside behind powerhouse;stability analysis;Shilong hydropower station

TV697.2+3

B

1002－0624（2014）02－0007－02

2013-10-15