陳佳偉， 齊魯， 翟開源， 崔玉龍， 鄭洪春

(1.四川大學(xué)水電學(xué)院，四川成都 610065;2.中鐵二局機(jī)械筑路工程有限公司，四川成都 610031)

1 概述

在水利水電工程中，常常需要評價(jià)巖質(zhì)高邊坡的穩(wěn)定性。對于有控制性結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)邊坡，在穩(wěn)定計(jì)算中合理選取結(jié)構(gòu)面的參數(shù)尤為重要，將直接影響計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。筆者結(jié)合工程實(shí)例，定量分析了安全系數(shù)對結(jié)構(gòu)面參數(shù)取值的敏感程度。

2 工程概況

在建的長河壩水電站位于四川省甘孜州境內(nèi)大渡河上游金湯河口以下約5～7 km河段，大壩為礫石土心墻堆石壩，壩高240 m，裝機(jī)4臺，共260萬kW。水庫正常蓄水位高程1 690 m，總庫容約11億m3。壩址區(qū)右岸布置3條泄洪洞，洞口天然邊坡較陡。結(jié)合地質(zhì)資料及現(xiàn)場情況，坡體主要發(fā)育有J4、J7、J6等長大結(jié)構(gòu)面，其中緩傾角結(jié)構(gòu)面J6和陡傾角結(jié)構(gòu)面J4控制著邊坡的穩(wěn)定性。

3 結(jié)構(gòu)面參數(shù)敏感性分析

3.1 建立計(jì)算模型

選取沿3#泄洪洞軸線的縱剖面為研究對象，建立二維計(jì)算模型，如圖1所示。該剖面發(fā)育有兩條緩傾角平行結(jié)構(gòu)面J6－1和J6－2，出露高程分別為1 730 m和1 815 m。如果結(jié)構(gòu)面J4形成后緣切割面，結(jié)構(gòu)面J6－1和J6－2形成底滑面，將可能發(fā)生滑移——拉裂式破壞，兩種滑動模式如圖2所示。

圖1 計(jì)算模型圖

圖2 兩種可能的滑動模式示意圖

3.2 粘聚力c對結(jié)果的影響

采用極限平衡法分析底滑面粘聚力c和摩擦角φ對安全系數(shù)的影響。先設(shè)定摩擦角φ=27°，再將粘聚力c值從60 kPa增加到110 kPa，計(jì)算結(jié)果如表1和圖3所示。結(jié)果表明，安全系數(shù)隨粘聚力的增加呈線性增大，二者的回歸方程為:

Fs1=0.001 3 c+1.274 2

Fs2=0.000 9 c+1.001 6

其中Fs1和Fs2代表兩種模式的安全系數(shù)。計(jì)算兩種模式的相關(guān)系數(shù)分別為R1=0.996 7，R2=0.999 8，均屬于極強(qiáng)相關(guān)。

3.3 摩擦角φ對結(jié)果的影響

表1 不同c值對應(yīng)的安全系數(shù)表

圖3 粘聚力與安全系數(shù)關(guān)系圖

設(shè)定粘聚力c=80 kPa，將摩擦角φ值從25°增加到30°，計(jì)算結(jié)果如表2和圖4所示。結(jié)果表明，安全系數(shù)隨摩擦角的增加呈線性增大，二者的回歸方程為:

表2 不同φ值對應(yīng)的安全系數(shù)表

Fs1=0.044 4 φ +0.184 6

Fs2=0.036 8 φ +0.084 7

其中Fs1和Fs2代表兩種模式的安全系數(shù)。計(jì)算兩種模式的相關(guān)系數(shù)分別為R1=0.999 3，R2=0.994 2，均屬于極強(qiáng)相關(guān)。

圖4 摩擦角與安全系數(shù)關(guān)系圖

4 結(jié)語

(1)對長河壩水電站泄洪洞邊坡主要結(jié)構(gòu)的參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析，當(dāng)粘聚力c從60 kPa增加到110 kPa，兩種模式的安全性是分別增大了0.069 和0.046，而摩擦角 φ 值從 25°增加到 30°，安全性分別增大0.221和0.187，結(jié)果表明:摩擦角φ對安全系數(shù)的影響大于粘聚力c的影響。

(2)考慮到通過試驗(yàn)得到的c值的取值范圍一般比較大。建議計(jì)算時同時兼顧c、φ值的選取。

(3)對于有控制性結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)高邊坡，在參數(shù)敏感性分析的基礎(chǔ)上，還應(yīng)進(jìn)行參數(shù)反演，以期得到更為準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度參數(shù)。