原创《新疆某水电站边坡危岩体稳定计算》
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摘 要：河段山势高陡的水电站,如何测算其边坡危岩体的稳定性？本文通过对新疆某水电站的工程地质条件、边坡稳定、局部坍塌区进行了详细分解.
关键词：水电站 边坡危岩体 稳定计算
新疆某水电站隶属新疆北部阿勒泰地区富蕴县境内,工程区河段山势高陡,河道曲折,河谷狭窄呈“V”型,河道为“S”型,具有裁弯取直引水发电开发的良好条件.电站主要由引水枢纽大坝、溢洪洞、导流兼泄洪洞、引水发电系统、调压井、地下厂房、尾水调压室、尾水洞等主要建筑物组成.
1.尾水洞出口工程地质条件
根据对尾水洞出口边坡现场地质地面测绘调查分析,在尾水洞出口边坡范围内主要发育有4 组节理（见表1）,其中NW向3组,NE向1组,节理均为硬性结构面,局部充填有方解石及岩脉,无软弱夹层.
第①组NW向：
L 1 :产状3 4 0 ° SW∠4 2 °该组节理最长延伸长约3 5 m ,出露于高程8 2 5 ～8 5 2m处.节理面平直、闭合局部有方解石、岩脉充填,间距0.3～3m平行发育.该节理倾向坡外,对边坡稳定有一定影响.
L2: 产状300°NE∠70°该节理延伸长约20m,出露于高程849～865m处.节理面波状、最大开裂宽度约5 cm .该节理倾向岸坡内,在高程849m处被L1截断,高程860m处与节理面L4相交.
L4：产状340°SW∠42°该节理延伸长约37m,出露于高程840～871m处.节理面平直、倾向岸坡外,在边坡表面形成规模较大的光滑节理面.
第②组NE向：
L3产状70°NW∠85°该节理延伸长约30m,节理面粗糙、闭合,该节理在高程840～857m处被L4截断.
尾水洞出口边坡在不同倾角结构面的切割下,岸坡前缘易出现小规模的崩塌现象,并在坡脚形成块碎石崩积倒石锥,局部地段则形成一定规模的松动卸荷岩体.根据地面地质调查结果分析,该边坡存在一处不稳定岩体SL1（详见图1）.
2.尾水洞出口边坡稳定分析
据调查该不稳定岩体位于尾水洞出口后边坡,自然坡度35°～4 0 °.该边坡虽然是结构面组合已崩塌后形成的目前较稳定边坡,但从边坡结构面组合条件分析看,在该边坡下部仍存在一组倾向坡外的缓倾角结构面L1、背部拉裂面L2规模不大,未将岩体切穿、陡倾角L3未切至岩体下部,在高程840～857m处被光滑节理面L4截断.因此,该处虽受裂隙相互切割,但并未形成独立岩体.该岩体呈厚层状结构,顶部高程873m,底部高程824m.
假设岩体被裂隙切割形成独立岩体,根据平面图及剖面图计算过程列表如表2、表3.
按4 条剖面平行断面法计算S L 1总体积1.0 4万m3,岩体天然容重取27. 5 K N/m3,则岩体自重W＝2.86×105KN.
（1）基本荷载作用下由刚体极
限平衡原理计算边坡安全系数
①不稳定体下滑力计算公式:
F等于G×Sinα
②不稳定体正压力计算公式:
N等于G×Cosα
③不稳定体下滑阻力计算公式:
f等于N×f′+ C′×S
④安全系数计算公式:
K等于f/F
F—岩体下滑力（104 KN）
f—岩体下滑阻力（104 KN）
N—岩体正压力（104 KN）
G—岩体重量（104 KN）
α—断层倾角（度）
f′—摩擦系数
C′—粘聚力（MPa）
S—底滑面面积（m2）
K—安全系数
不稳定体抗滑稳定计算结果见表4.
由以上计算可以看出,在假设裂隙将SL1切割成独立岩体的条件下,不考虑水的作用和地震惯性力作用时,在基本荷载作用下Fs 等于2.6 8,满足岩质边坡安全系数1.3 0～1.50的要求（对工程安全等级为一级的边坡工程,Fs值宜采用1.30～1.50；工程安全等级为二级的边坡工程,宜采用1.15～1.30；工程安全等级为的边坡工程,宜采用1.05～1.15.岩土工程勘察规范[20 09年版]）,该边坡总体处于稳定状态.但边坡陡壁处靠近河道临空面L4节理面下部局部发育平行于L1、L2的短小裂隙,在物理风化作用下易形成局部边坡产生小的崩塌.
3.尾水洞出口边坡A区局部崩塌体
该区分布于L 1 与L 4 之间,分布高程8 2 0 m～8 5 9 m ,顺坡长度约3 1 . 7 m ,宽度6 . 7～1 2 . 2 m ,厚度7. 6 ～1 3 .4 m ,主要发育平行于L 1、L 2的短小裂隙,产状分别为：340°SW∠42°、300°NE∠70°,受裂隙相互切割,该范围岩体呈层状结构,在风化作用及后期爆破施工过程中易出现小的崩塌现象,对尾水洞出口施工期和运行期产生危害,建议进行锚固处理.
4.新尾水洞出口右侧边坡
该区位于尾水洞出口右侧坡脚,岩性为片麻岩,属强风化层,岩体较破碎,设计在该边坡采用直坡开挖,对边坡产生扰动,形成边坡局部垮塌或掉块.建议开挖过程中采用短进尺、弱爆破,并加强锚固处理.
5.结论及建议
经现场测绘、编录及边坡稳定分析、计算,尾水洞出口边坡总体处于稳定状态,但边坡陡壁处靠近河道临空面（A区）发育的短小裂隙在物理风化作用及后期施工扰动影响下易使局部边坡产生小的崩塌,对尾水洞出口施工期和运行期产生危害,须对该范围（A区）进行锚固处理.
尾水洞出口右侧边坡在直坡开挖过程中,易对边坡产生扰动影响,形成边坡局部垮塌或掉块,建议在施工过程中采取合理施工措施,降低人为因素对边坡岩体的扰动,并加强边坡岩体的锚固处理.
水电站论文参考资料：
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