胡順志 ，鞠 曄 ，張小濤 ，姜 軍

（1中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，吉林 長春 130021；2松遼水利委員會，吉林 長春 130021）

石龍水電站廠房后山坡穩(wěn)定分析

胡順志1，鞠 曄2，張小濤1，姜 軍1

（1中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，吉林 長春 130021；2松遼水利委員會，吉林 長春 130021）

石龍廠房后山坡屬于高、陡邊坡，山體單薄，并且地質(zhì)條件復(fù)雜。廠房開挖后其前緣形成臨空面，構(gòu)成了沿不整合面產(chǎn)生山坡巖體滑動的可能。文章介紹了石龍水電站設(shè)計過程中，對施工期及運行期不同地下水位情況下的廠房后山坡穩(wěn)定，進行了計算分析。

廠房后山坡；穩(wěn)定分析；石龍水電站

1 地質(zhì)條件

廠房后山坡開挖共分五級馬道，分別設(shè)于452.55，467.35，482.35，512.00 m?；鶐r為震旦系下統(tǒng)萬隆組灰?guī)r（Z1W），巖石呈黑～灰黑色，以薄層～互層為主，局部為中厚層。巖層產(chǎn)狀：走向N75°E～N60°W，傾向 NW～NE，傾角 25°～42°。

共出露巖脈17條，其中閃長玢巖脈4條、正長斑巖脈7條、輝綠玢巖脈6條。分為2組：

1）走向 N55°～85°E。傾向 SE（個別為 NW），傾角 50°～69°，出露寬度 0.3～17.0m，多數(shù)與圍巖呈裂隙接觸，少數(shù)為斷層接觸，其數(shù)量占75%以上。

2）走向 N15°～23°E，傾向 NW（SE），傾角 77°～85°，出露寬度 2.0～8.0 m，與圍巖呈裂隙或斷層接觸。

共發(fā)現(xiàn)斷層21條。其中F26斷層出露于廠房后邊坡高程484 m馬道以上，在山頂埡口處穿過山脊，延伸長度大于300 m，整體走向NEE向，與廠房后邊坡斜交，傾向山里偏下游，是廠房區(qū)最大的一條斷層。其余斷層規(guī)模相對較小，可分為3組：

1）走向 N60°～80°E，傾向 SE，傾角 60°～75°，出露寬度0.3～2 m，數(shù)量占45%。

2）走向 N3°～18°E，傾向 NW，傾角 80°～85°，出露寬度0.1～2.0 m。

3）走向 N10°～20°W，傾向 SW（NE），傾角 60°～82°，出露寬度 0.1～0.5 m。b，c組數(shù)量一致。斷層組成物為角礫巖、糜棱巖、碎裂巖、斷層泥等。

穩(wěn)定計算地質(zhì)參數(shù)建議值詳見表1；巖體容重取值詳見表2。

表1 地質(zhì)參數(shù)建議表

表2 巖體容重一覽表

2 穩(wěn)定計算

2.1 計算方法

后山坡邊坡穩(wěn)定分析首先通過滲流計算，確定邊坡山體蓄水前后的水位線，為邊坡穩(wěn)定計算提供依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，采用塊體理論計算了12個塊體的穩(wěn)定性，并采用摩根斯頓—普賴斯法（Morgenstem—Price）和薩爾瑪法（Sarma）研究邊坡的整體穩(wěn)定性，同時采用有限元強度折減法進行邊坡的穩(wěn)定性分析和復(fù)核以及應(yīng)力應(yīng)變分析。

2.2 極限平衡法的邊坡穩(wěn)定分析

2.2.1 計算剖面選取

根據(jù)工程地質(zhì)條件結(jié)合建筑物布置，選取5條斷面進行邊坡整體穩(wěn)定分析計算。

2.2.2 荷載組合及計算工況

這次極限平衡法計算，僅計算基本荷載和短暫荷載。計算以下3種工況：工況1：蓄水前，水位按天然地下水位線考慮，水位以下巖體參數(shù)取表1中抗剪斷參數(shù)（飽和），水位以上灰?guī)r層面節(jié)理等無充填結(jié)構(gòu)面按提高5%考慮，斷層破碎帶和其它節(jié)理按提高20%考慮。工況2：蓄水后，水位按照滲流計算提供的水位線考慮，水位以下巖體參數(shù)取表1中抗剪斷參數(shù)（飽和）,水位以上灰?guī)r層面節(jié)理等無充填結(jié)構(gòu)面按提高5%考慮，斷層破碎帶和其它節(jié)理按提高20%考慮。工況3：蓄水后降雨或融雪，將蓄水后滲流計算提供的水位抬升0.91 m進行計算。水位以下巖體參數(shù)取表1中抗剪斷參數(shù)（飽和）,水位以上灰?guī)r層面節(jié)理等無充填結(jié)構(gòu)面按提高5%考慮，斷層破碎帶和其它節(jié)理按提高20%考慮。

2.2.3 塊體穩(wěn)定性計算分析

根據(jù)層面節(jié)理、巖脈和斷層的組合搜索，得到12個潛在的不穩(wěn)定塊體。每一個塊體均可由層面節(jié)理與陡傾角的節(jié)理或斷層面組成雙滑面，塊體后緣有巖脈或夾泥節(jié)理，計算結(jié)果見表3。

2.2.4 邊坡整體穩(wěn)定性計算分析

Morgenstern-Price法計算結(jié)果見表4。Sarma法計算結(jié)果見表5。

2.3 有限元強度折減法的邊坡穩(wěn)定分析

2.3.1 計算原理

強度折減的基本原理是將材料的強度參數(shù)c，tanφ，值同時除以一個折減系數(shù)F，得到一組新的c′，φ′值，然后作為新的材料參數(shù)進行試算，通過不斷地增加折減系數(shù)F，反復(fù)分析研究對象，直至其達到臨界破壞，此時得到的折減系數(shù)即為安全系數(shù)Fs，其分析方程為：

2.3.2 計算結(jié)果

計算結(jié)果見表6。

表3 塊體穩(wěn)定計算結(jié)果

表4 Morgenstern-Price法計算結(jié)果匯總表

表5 Sarma法計算結(jié)果匯總表

表6 基于有限元強度折減法邊坡整體穩(wěn)定分析安全系數(shù)表

3 結(jié)論

1）塊體穩(wěn)定計算表明，其安全系數(shù)即使在最不利條件下也能滿足規(guī)范要求。

2）邊坡整體穩(wěn)定計算（Morgenstern-Price法、Sarma法）和有限元法計算結(jié)果表明，廠房后山體的穩(wěn)定系數(shù)基本在1.25以上，滿足規(guī)范要求，說明該邊坡整體穩(wěn)定。

3）廠房和基礎(chǔ)混凝土底座以及廠房后邊墻與邊坡間回填混凝土對邊坡穩(wěn)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