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        云南小灣水電站左岸飲水溝堆積體邊坡?lián)岆U(xiǎn)加固工程啟示

        2015-11-01 05:57:47李君重慶燈塔建筑工程有限公司重慶北碚400700
        建材與裝飾 2015年6期
        關(guān)鍵詞:堆積體坡體瑞典

        李君(重慶燈塔建筑工程有限公司 重慶北碚 400700)

        云南小灣水電站左岸飲水溝堆積體邊坡?lián)岆U(xiǎn)加固工程啟示

        李君
        (重慶燈塔建筑工程有限公司重慶北碚400700)

        本文通過(guò)小灣水電站左岸飲水溝堆積體實(shí)際開(kāi)挖與支護(hù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié),分析了開(kāi)挖與支護(hù)的優(yōu)化關(guān)系。探討了實(shí)際開(kāi)挖方案下失穩(wěn)的原因,發(fā)現(xiàn)瑞典條分法與規(guī)范法適用于二維平面計(jì)算,難于反映空間的穩(wěn)定狀況;當(dāng)按瑞典條分法計(jì)算未支護(hù)下開(kāi)挖穩(wěn)定系數(shù)出現(xiàn)下降時(shí),宜及時(shí)支護(hù);同時(shí)發(fā)現(xiàn)瑞典條分法相對(duì)于規(guī)范法更準(zhǔn)確地反應(yīng)了開(kāi)挖各階段的穩(wěn)定性變化情況;坡腳對(duì)整個(gè)坡體穩(wěn)定性影響很大,挖前要反復(fù)論證。

        堆積體;開(kāi)挖與支護(hù);優(yōu)化分析

        1 工程概況與研究思路

        云南小灣水電站左岸壩前飲水溝堆積體,平面上似舌形沿溝展布,略呈上寬下窄,順河向平均寬度約190m,前緣高程為1130m,后緣高程1620m,橫河向長(zhǎng)約700m,面積約1.1×105m2,平均鉛直厚度約50~60m,總方量約為5×106m3。堆積體物質(zhì)成分主要為塊石和碎石,透水性強(qiáng);底部的接觸帶透水性微弱。壩區(qū)地震基本烈度為Ⅷ度。據(jù)前期研究開(kāi)挖前滑面的強(qiáng)度參數(shù)C′= 45kPa,φ′=31°,滑面內(nèi)遷可能性小。

        圖1 堆積體分布地段地質(zhì)圖

        飲水溝堆積體在天然狀況下是穩(wěn)定的,當(dāng)開(kāi)挖至1295m時(shí),坡體出現(xiàn)了明顯的整體變形。后來(lái)耗資近2億元,經(jīng)過(guò)一年的搶險(xiǎn)加固,共張拉錨索1000余根,打抗滑樁30余根,坡體基本穩(wěn)定。

        本文僅從穩(wěn)定性分析計(jì)算的角度來(lái)研究開(kāi)挖過(guò)程中的穩(wěn)定性的發(fā)展情況與支護(hù)時(shí)機(jī),采用瑞典條分法與規(guī)范法計(jì)算了兩個(gè)剖面詳見(jiàn)圖2~3三種工況下(Ⅰ為天然條件,無(wú)水無(wú)地震;Ⅱ?yàn)橹豢紤]地下水2m;Ⅲ為暴雨條件,以基覆界面為準(zhǔn),1360m以上取2m地下水,1360m以下取地下水5m)開(kāi)挖各階段的穩(wěn)定性,得到了合理的穩(wěn)定預(yù)警值,提出了應(yīng)當(dāng)支護(hù)的時(shí)機(jī)。

        2 邊坡開(kāi)挖過(guò)程中的穩(wěn)定性變化情況及啟示

        圖2 3-3′計(jì)算剖面圖

        圖3 CZ-CZ′計(jì)算剖面圖

        對(duì)3-3′、CZ-CZ′兩剖面計(jì)算了在不進(jìn)行支護(hù)下三種工況下各開(kāi)挖階段的穩(wěn)定系數(shù),來(lái)看一看不支護(hù)下開(kāi)挖的穩(wěn)定性變化情況。對(duì)滑帶強(qiáng)度參數(shù)用了兩種取法:①整個(gè)開(kāi)挖過(guò)程都取校核成果C=45kPa、φ=31°;②1370m(附近有鎖口)以上取C=45kPa、φ=31°,而1370m以下取C=40kPa、φ=29.5°。兩種取法的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1、表4。

        2.1未支護(hù)下開(kāi)挖坡體穩(wěn)定性系數(shù)的變化情況

        從表1中可以看出:對(duì)于3-3′剖面,瑞典條分法的計(jì)算結(jié)果為:從坡頂向下開(kāi)挖直至1370m,開(kāi)挖邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)在逐漸增大,其中,開(kāi)挖至1370m時(shí),工況Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ下邊坡穩(wěn)定性系數(shù)分別為1.180、1.144、1.116;而對(duì)1370m以下開(kāi)挖時(shí),穩(wěn)定性系數(shù)逐漸減小。按規(guī)范法計(jì)算的穩(wěn)定性系數(shù)在工況Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中,從坡頂開(kāi)挖至1280m的整個(gè)過(guò)程中是不斷上升的,在開(kāi)挖1260m以下時(shí),穩(wěn)定系數(shù)才開(kāi)始逐漸下降。

        表1 3-3′剖面開(kāi)挖未支護(hù)下各階段的穩(wěn)定性發(fā)展情況(C′=45kPa,φ′=31°)

        從表2中可以看出:對(duì)于CZ-CZ′剖面,向下開(kāi)挖直至1330m的過(guò)程中,兩種方法計(jì)算的穩(wěn)定性系數(shù)都在逐漸增大,其中,開(kāi)挖至1330m時(shí),工況Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ下按瑞典條分法計(jì)算的穩(wěn)定性系數(shù)分別為1.326、1.286、1.254,按規(guī)范法計(jì)算的穩(wěn)定系數(shù)分別為1.616、1.568、1.516。而對(duì)1330m以下開(kāi)挖時(shí),兩種方法計(jì)算的穩(wěn)定系數(shù)都逐漸下降。

        表2 CZ-CZ′剖面開(kāi)挖未支護(hù)下各階段的穩(wěn)定性發(fā)展情況(C′=45kPa,φ′=31°)

        從表3中可以看出(主要討論對(duì)1370m以下開(kāi)挖時(shí)的穩(wěn)定性):對(duì)于3-3′剖面,瑞典條分法的計(jì)算結(jié)果為:對(duì)1370m以下開(kāi)挖時(shí),穩(wěn)定性系數(shù)逐漸減小,開(kāi)挖至1245m時(shí),邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)達(dá)到極小值。按規(guī)范法計(jì)算的穩(wěn)定性系數(shù)在工況Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中,在從1370m開(kāi)挖至1260m的過(guò)程中是不斷上升的,在開(kāi)挖1260m以下時(shí),穩(wěn)定系數(shù)才開(kāi)始逐漸下降。

        從表4中可以看出(主要討論對(duì)1370m以下開(kāi)挖時(shí)的穩(wěn)定性):對(duì)于CZ-CZ′剖面,從1370m向下開(kāi)挖直至1330m的過(guò)程中,兩種方法計(jì)算的穩(wěn)定性系數(shù)都在逐漸增大,其中,開(kāi)挖至1330m時(shí),工況Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ下按瑞典條分法計(jì)算的穩(wěn)定性系數(shù)分別為1.241、1.203、1.173,按規(guī)范法計(jì)算的穩(wěn)定系數(shù)分別為1.492、1.447、1.400。而對(duì)1330m以下開(kāi)挖時(shí),兩種方法計(jì)算的穩(wěn)定系數(shù)都逐漸下降。

        表3 3-3′剖面開(kāi)挖未支護(hù)下各階段的穩(wěn)定性發(fā)展情況(1370m以上取C′=45kPa,φ′=31°以下取C′=40kPa,φ′=29.5°)

        表4 CZ-CZ′剖面開(kāi)挖未支護(hù)下各階段的穩(wěn)定性發(fā)展情況(1370m以上取C′=45kPa,φ′=31°以下取C′=40kPa,φ′=29.5°)

        2.2對(duì)未支護(hù)情況下開(kāi)挖邊坡穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算結(jié)果偏大的分析

        從開(kāi)挖各階段未支護(hù)下穩(wěn)定性計(jì)算來(lái)看,穩(wěn)定系數(shù)都有些偏大,按照常規(guī)認(rèn)識(shí),即使不支護(hù),在開(kāi)挖完畢時(shí),也不會(huì)失穩(wěn)。而實(shí)際上,坡體在開(kāi)挖到1295m以下時(shí),坡體開(kāi)始出現(xiàn)明顯的變形,顯示邊坡穩(wěn)定性程度明顯降低。

        對(duì)于這種不對(duì)應(yīng)情況,我們認(rèn)為主要有以下原因:

        飲水溝堆積體的形狀似舌頭,上大下小,在EL.1380m處存在一鎖口。當(dāng)鎖口挖掉以后穩(wěn)定性下降很多,但此時(shí)坡腳仍然很厚重,坡體勉強(qiáng)穩(wěn)定;當(dāng)把坡腳挖掉以后,坡體后部相對(duì)太重,而坡體前部相對(duì)較輕,自然穩(wěn)定性急劇降低,而這些在平面計(jì)算中難于反應(yīng),反而造成很穩(wěn)定的假象。瑞典條分法與規(guī)范法適用于二維平面的計(jì)算,難于反應(yīng)巨型堆積體的空間穩(wěn)定性,盡管在挖掉鎖口以后降低了強(qiáng)度參數(shù),但究竟降低多少,很難準(zhǔn)確界定。

        2.3按瑞典條分法計(jì)算的穩(wěn)定系數(shù)與坡體穩(wěn)定狀況的對(duì)應(yīng)規(guī)律

        按瑞典條計(jì)算分法計(jì),從坡頂開(kāi)挖至1370/1330m過(guò)程,穩(wěn)定性系數(shù)上升;根據(jù)實(shí)際監(jiān)測(cè),當(dāng)開(kāi)挖1295m以下時(shí),已引起了坡體的明顯變形。因此我們推測(cè)按瑞典條分法計(jì)算的穩(wěn)定性系數(shù)下降時(shí)或下降后不久,坡體就開(kāi)始變形,對(duì)1295m以下開(kāi)挖時(shí)坡體才發(fā)生明顯變形。結(jié)合未支護(hù)下開(kāi)挖各階段穩(wěn)定系數(shù)的變化情況與坡體實(shí)際穩(wěn)定程度,表明它們?cè)跁r(shí)空上存在較高的一致性。

        我們不難建立這樣的聯(lián)系:按瑞典條分法計(jì)算的穩(wěn)定系數(shù)開(kāi)始下降時(shí),意味著坡體開(kāi)始或即將開(kāi)始變形。因此在按瑞典條分法計(jì)算的穩(wěn)定系數(shù)開(kāi)始下降時(shí)宜加強(qiáng)支護(hù),以便下一階段順利開(kāi)挖。

        2.4按規(guī)范法計(jì)算的穩(wěn)定系數(shù)與坡體穩(wěn)定狀況的對(duì)應(yīng)規(guī)律

        3-3′剖面在工況Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ下,按規(guī)范法計(jì)算的穩(wěn)定系數(shù)在開(kāi)挖至1260m時(shí)也出現(xiàn)了轉(zhuǎn)折,即是說(shuō)這種下降現(xiàn)象對(duì)應(yīng)了坡體的快速變形情況。然而是這種對(duì)應(yīng)現(xiàn)象相對(duì)瑞典條分法來(lái)說(shuō)要滯后,若以此來(lái)認(rèn)識(shí)開(kāi)挖過(guò)程中邊坡穩(wěn)定狀況,過(guò)于危險(xiǎn)。因此,瑞典條分法更加準(zhǔn)確地反映的坡體開(kāi)挖后各階段的穩(wěn)定性。

        2.5CZ-CZ′剖面穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算結(jié)果的討論

        在CZ-CZ′剖面中,在開(kāi)挖至1330m時(shí),按瑞典條分法與按規(guī)范法計(jì)算的穩(wěn)定性系數(shù)都出現(xiàn)了轉(zhuǎn)折,而在3-3′剖面出現(xiàn)轉(zhuǎn)折的高程是不一致的。

        這主要是因?yàn)閮蓚€(gè)剖面的開(kāi)挖坡形不一樣。CZ-CZ′剖面中,1300m以下剩余坡體厚度已經(jīng)很薄,而3-3′剖面1300m以下的剩余坡體厚度還比較厚。因此,CZ-CZ′剖面中,坡腳的開(kāi)挖是導(dǎo)致穩(wěn)定系數(shù)變化于開(kāi)挖至1300m時(shí)急劇下降的主要原因。

        3 總結(jié)

        經(jīng)前面的探討,得出如下結(jié)論:

        (1)瑞典條分法與規(guī)范法是二維平面計(jì)算,難于反應(yīng)邊坡的空間狀況,在巨型邊坡中更要謹(jǐn)慎使用。

        (2)在對(duì)未支護(hù)下開(kāi)挖各階段穩(wěn)定性分析時(shí)應(yīng)注意瑞典條分法穩(wěn)定系數(shù)開(kāi)始下降這一現(xiàn)象,因?yàn)樗馕吨磳l(fā)生的失穩(wěn)。

        (3)按瑞典條分法計(jì)算的穩(wěn)定性系數(shù)相對(duì)按規(guī)范法計(jì)算的穩(wěn)定性系數(shù)更加準(zhǔn)確地反映的坡體開(kāi)挖后各階段的穩(wěn)定性。而按規(guī)范法計(jì)算的穩(wěn)定性系數(shù)在反映坡體開(kāi)挖過(guò)程的穩(wěn)定狀況時(shí),具有滯后性。

        (4)邊坡在削掉坡腳以后,穩(wěn)定性急劇下降。對(duì)于需要削掉坡腳的開(kāi)挖方案要反復(fù)論證,須預(yù)加固。

        [1]黃潤(rùn)秋,王士天,胡卸文,等.瀾滄江小灣水電站——高拱壩壩基生大工程地質(zhì)問(wèn)題研究.西南交通大學(xué)出版社,1996.

        [2]高大釗.巖土工程規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施手冊(cè).中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1997.

        [3]陳祖煜,汪小剛,楊健,賈志欣,王玉杰.巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析——原理·方法·程序.中國(guó)水利水電出版社,2005.

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        1673-0038(2015)06-0119-03

        2015-1-20

        李君(1982-),男,助理工程師,本科,主要從事施工技術(shù)管理方面的工作。

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