某水电站岩质库岸边坡稳定性分析与支护设计

姚鹏程,袁毅峰

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都　610072)



某水电站岩质库岸边坡稳定性分析与支护设计

姚鹏程,袁毅峰

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都610072)

某水电站放空洞闸门井外侧边坡在天然状态下为稳定边坡，蓄水后该段边坡失稳不仅会影响电站放空洞正常运行，还会影响其上部改线公路的安全通行。本文对该段边坡失稳模式进行了分析，在稳定性计算分析的基础上，结合现场地质条件提出了相应的支护设计方案。

岩质边坡；参数选取；计算工况；稳定性分析；支护设计

0　前　　言

在建的某水电站坝高112.5 m，坝前最大壅水高105 m，正常蓄水位2 370 m，死水位2 320 m。该电站放空洞布置于右岸，与导流洞结合，由进口段、洞身段、出口段及闸门井组成。进口底板高程2 274.0 m，出口底板高程2 255.0 m，隧洞长约686.0 m。放空洞闸门井外侧边坡长约180 m，顶部为双车道四级公路(山重区)，路基宽7.00 m，沥青路面宽6.5 m。该段边坡由弱风化强卸荷岩体组成，表面堆积有大量公路弃渣，厚度约3～5 m，结构松散。该段边坡稳定与否不仅影响电站的正常运行，还会影响公路的安全通行。本文对该段边坡进行了稳定性计算分析，并提出了相应的加固处理方案。

1　工程地质条件

该段边坡长约180 m，其顶部公路高程为2 375 m，公路内侧边坡已采用挂网喷锚的方式进行了支护。公路外侧岸坡地形坡度为40°～50°，相对高差100 m，因公路施工导致边坡表浅层堆积有大量的人工弃渣，厚3～5 m，边坡局部分布有少量覆盖层，厚1～3 m，下部基岩岩性为二迭系下统黑河组中厚层砂岩夹薄层板岩，岩层产状为N40°～50°W/SW∠70°～80°，岩层陡倾山里，为逆向坡，层面对边坡稳定不具控制性，边坡整体基本稳定。边坡岩体为弱风化、强卸荷岩体，强卸荷水平深度40～50 m，弱风化水平深度60～65 m。边坡典型坡面见图1。

2　边坡稳定性分析

2.1边坡等级、安全系数与计算工况

根据《水电水利工程边坡设计规范》(DL/T5353-2006)，由边坡所影响的建筑物的级别及边坡失事的危害程度综合确定边坡的级别，确定边坡最小抗滑稳定安全系数及计算工况如表1所示。

表1　边坡计算工况及设计安全系数控制标准

2.2计算参数选取

根据试验成果与工程类比，选取放空洞进口边坡稳定性计算力学参数见表2。

2.3边坡稳定性分析计算

根据《水电水利工程边坡设计规范》(DL/T5353-2006)，对于新开挖形成或长期处于稳定状态岩体完整的自然边坡采用上限解法做稳定分析。本文采用能量法(EMU)(见图2)计算,所使用程序为陈祖煜院士的岩质边坡稳定分析程序emu2007。

图1 边坡典型剖面示意

表2 岩(土)体物理力学参数

使用emu2007进行稳定性分析计算(见图3),计算成果见表3。成果表明:在电站水库正常运行后各工况下边坡安全系数均满足规范要求。

图2 emu2007计算简图

3 边坡支护设计

该段岸坡地形坡度为40°～50°,相对高差100m,岩层陡倾山里,为逆向坡,层面对边坡稳定不具控制性,经稳定性计算分析,在电站水库正常运行后各工况下边坡均稳定。

表3　边坡各工况安全系数计算结果

结合现场地质条件及电站主体工程实际施工情况,拟采用挂网喷锚的方式对该段边坡进行加固处理。具体支护措施如下(见图3):

将边坡表部浮渣及覆盖层清理后,采用钢筋φ8@20cm×20cm挂网,然后采用C20混凝土对坡面进行喷护,喷护厚度12cm,为了增加防护的整体性,以间排距2m呈梅花形布置砂浆锚杆φ25,L=4.5m/6.0m。同时因该段边坡常年处于水位涨落的工况中,与锚杆错开布置排水孔,采用φ50钢制花管,L=3m,仰角5°。

图3　改线公路外侧边坡支护示意

4　小　　结

对于长期处于稳定状态岩体完整的自然边坡采用上限解法做稳定分析，本文采用能量法(EMU)对文中边坡进行了计算。经稳定性计算分析，在电站水库正常运行后各工况下边坡均稳定。根据计算结果并结合现场地质条件及电站主体工程实际施工情况，本文采用挂网喷锚的方式对该段边坡进行加固处理，考虑到该段边坡长期处于水位涨落的工况中，为避免岩体静水压力对边坡的不利影响，布置了大量排水孔。

[1]郑颖人,陈祖煜.边坡与滑坡工程治理，第2版[M].北京：人民交通出版社，2010.

[2]刘兴远.边坡工程—设计、监测、鉴定与加固第1版[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.

2014-08-15

姚鹏程(1981-),男，山西朔州人，工程师，从事水利水电工程勘察技术工作。

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