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        瓊中抽水蓄能電站下水庫進出水口邊坡穩(wěn)定性分析

        2019-01-12 03:17:10羅波李強黃團偉
        建筑與裝飾 2018年21期
        關(guān)鍵詞:出水口風(fēng)化安全系數(shù)

        羅波 李強 黃團偉

        中國電建集團中南勘測設(shè)計研究院有限公司 湖南 長沙 410000

        瓊中抽水蓄能電站位于海南省瓊中縣,電站裝機3臺單機容量為200MW的混流可逆式水泵水輪發(fā)電電動機組,為二等大(2)型工程??尚行匝芯侩A段,在下水庫進出口部位附近勘察過程中,揭露規(guī)模較大緩傾角斷層,將對進出水口邊坡和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。因此,分析下庫進出水口邊坡在各類工況下的穩(wěn)定性以及處理方案,關(guān)系到電站施工期和運行期的安全。

        1 工程地質(zhì)概況

        下水庫進/出水口布置在距離大壩上游440m的右岸凹岸處,自然坡度29°,地表分布厚約5m的殘坡積粉砂質(zhì)黏土夾碎塊石,全、強風(fēng)化巖體下限埋深分別為10m~13m、15m~17m。F19、F20緩傾角斷層與洞軸大角度相交,順洞臉邊坡產(chǎn)出,F(xiàn)19斷層上盤影響帶寬達28m,巖體風(fēng)化深,完整性差[1]。

        2 計算參數(shù)

        根據(jù)地質(zhì)勘察報告的試驗成果,下水庫進出水口地層主要分為第四系的殘坡積土及不同風(fēng)化程度的含礫砂巖,邊坡穩(wěn)定性計算時巖土體力學(xué)參數(shù):

        殘坡積土γ=19kN/m3γsat=20kN/m3、C天然=25kPa、φ天然=20°、C飽和=20kPa、φ飽和=18°;

        全風(fēng)化砂巖γ=18.5kN/m3γsat=19.5kN/m3、C天然=28kPa、φ天然=24°、C飽和=23kPa、φ飽和=20°;

        強風(fēng)化砂巖γ=25.6kN/m3γsat=25.9kN/m3、C天然=200kPa、φ天然=26°、C飽和=150kPa、φ飽和=24°;

        斷層夾泥層:C天然=35kPa、φ天然=17°、C飽和=30kPa、φ飽和=15°[2]。

        3 邊坡穩(wěn)定性計算分析方法的比較

        條分法迄今已有80年的歷史了,計算方法已日趨完善。各種條分法的基本出發(fā)點都是一樣的,就是假定土體是理想塑性材料,把土條作為一個剛體,按極限平衡的原則進行力的分析,完全不考慮土體本身的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。各種方法最大的不同之處僅僅在于相鄰?fù)翖l之間的內(nèi)力作何種假定,也就是如何增加已知條件使超靜定問題變成靜定問題。這些假定的物理意義是不一樣的,所能滿足的平衡條件也不相同。計算步驟有簡有繁,在使用時必須注意它們的適用場合[3]。

        4 邊坡穩(wěn)定性計算分析

        采用極限平衡方法對下水庫進出水口邊坡不同工況(持久工況、短暫工況、偶然工況)條件下進行整體及局部穩(wěn)定性進行計算分析,搜索最危險滑面及其安全系數(shù),分析邊坡穩(wěn)定性及潛在滑移破壞模式。

        4.1 計算剖面

        在下水庫進/出水口縱坡方向選取3個(5-5、6-6、7-7號)縱剖面進行邊坡穩(wěn)定性計算,地層自上而下依次為第四系殘坡積層,全風(fēng)化、強風(fēng)化、弱風(fēng)化含礫砂巖。邊坡內(nèi)F19、F20緩傾角斷層發(fā)育,斷層破碎帶寬度一般介于0.3~1m之間。

        4.2 計算結(jié)果

        (1)5-5剖面。由于下水庫縱剖面存在F19、F20兩條斷層,計算時斷層破碎帶的寬度取為0.5m。下水庫進出水口邊坡5-5剖面在不同工況條件下的計算結(jié)果見表1。由5-5剖面的計算結(jié)果可以看出:不考慮斷層的影響時,搜索的最危險滑面位于其上部的強風(fēng)化含礫砂巖巖層中,三種工況條件下,由極限平衡法得到的邊坡的安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。

        考慮斷層F19對邊坡的影響時,沿著邊坡內(nèi)F19斷層破碎帶滑動的邊坡安全系數(shù)較低,各工況條件下邊坡的安全系數(shù)均不能滿足規(guī)范要求。由此可以看出:影響下水庫進出水口邊坡穩(wěn)定性的控制性因素為邊坡內(nèi)發(fā)育的F19斷層破碎帶的力學(xué)特性。

        (2)6-6、7-7剖面。由5-5剖面極限平衡穩(wěn)定性分析的結(jié)果可以看出,影響下水庫進出水口邊坡穩(wěn)定性的控制性因素為F19斷層破碎帶,在進行6-6、7-7剖面計算時僅計算考慮F19斷層時的邊坡穩(wěn)定性。下水庫進出水口邊坡6-6、7-7剖面在不同工況條件下的計算結(jié)果見表1。由其6-6剖面的計算結(jié)果可以看出:斷層上覆巖層、全風(fēng)化、強風(fēng)化砂巖厚度較小,三種工況條件下,極限平衡法得到邊坡安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求,且有較大安全裕度。由7-7剖面的計算結(jié)果可以看出:考慮F19斷層對邊坡的影響時,各工況條件下邊坡坡的安全系數(shù)均不能滿足規(guī)范要求[4]。

        表1 瓊中下庫進/出水口邊坡穩(wěn)定性計算結(jié)果統(tǒng)計表

        5 結(jié)束語

        (1)下水庫進出水口邊坡縱剖面縱坡的穩(wěn)定性主要受F19斷層破碎帶控制,其潛在可能的破壞模式為沿F19斷層產(chǎn)生剪切滑移破壞;其邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)不能滿足規(guī)范要求,需對其采取相應(yīng)的加固支護措施。(2)下水庫進出水口邊坡各工況條件下穩(wěn)定性計算中,短暫工況條件下,由于水位驟降,巖土體中的孔隙水壓力不能及時消散而引起超孔隙水壓力,使得邊坡整體穩(wěn)定性降低,其安全系數(shù)最??;偶然工況條件下,校核洪水位高于蓄水水位,庫水壓力對坡腳產(chǎn)生一定的壓腳效應(yīng),在一定條件下其計算安全系數(shù)出現(xiàn)較持久工況略高一些的現(xiàn)象。

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