羅媛

摘 要：水庫建筑物進(jìn)出口距離大壩等水工建筑物較近，如果其邊坡處于失穩(wěn)狀態(tài)則會極大地影響相鄰的主要水工建筑物，為此，要關(guān)注和重視對水庫建筑物進(jìn)出口的近壩庫岸邊坡建設(shè)，結(jié)合梯級水庫群中近壩庫岸邊坡的設(shè)計施工工況特點，采用邊坡快速穩(wěn)定分析方法反演邊坡受水位變化影響的安全性狀，解決水庫建筑進(jìn)出口邊坡穩(wěn)定性的關(guān)鍵性問題，確保水庫建筑物進(jìn)出口邊坡的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：水庫；邊坡；穩(wěn)定性

中圖分類號：TV1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006—7973（2018）4-0078-02

1 引言

水庫建筑物進(jìn)出口位于主要水工建筑物附近，其穩(wěn)定性狀態(tài)對于鄰近的主要水工建筑物有極其關(guān)鍵的影響。重視對水庫建筑物進(jìn)出口邊坡穩(wěn)定性的分析，由于庫岸邊坡分布地域較廣且地質(zhì)狀況復(fù)雜，如果采用傳統(tǒng)的穩(wěn)定性分析則會因分析工作量巨大而出現(xiàn)與實際不相符合的問題，因此要切實考慮水庫的水位變化情況，采用快速、簡便可操作的水庫近壩庫岸邊坡穩(wěn)定性分析方法，以較好地避免水庫建筑物進(jìn)出口邊坡失穩(wěn)而引發(fā)的庫水滿溢危及大壩的問題，實現(xiàn)水庫流域的正常調(diào)度。

2 水庫建筑物進(jìn)出口邊坡安全穩(wěn)定性評價標(biāo)準(zhǔn)

水庫建筑物是梯級水庫群中確保泄流、防洪的基礎(chǔ)設(shè)施，在現(xiàn)行的水庫建筑物進(jìn)出口邊坡安全穩(wěn)定性評價之中，大多是基于單庫單壩的單一安全系統(tǒng)條件下而建立的標(biāo)準(zhǔn)，為此，要考慮邊坡的風(fēng)險因素，完善水庫建筑物進(jìn)出口邊坡安全標(biāo)準(zhǔn)體系。

當(dāng)前的水庫建筑物出口邊坡安全穩(wěn)定性等級可以按照其所服務(wù)的樞紐工程等級、建筑物級別、邊坡位置、邊坡失穩(wěn)的影響程度進(jìn)行劃分，通常來說，失穩(wěn)風(fēng)險度較大、地質(zhì)條件復(fù)雜的邊坡，其安全穩(wěn)定性系數(shù)應(yīng)當(dāng)取上限值；邊坡出現(xiàn)變形但尚未失穩(wěn)可以采用邊坡穩(wěn)定最小安全系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的大值；尤其關(guān)鍵或有變形幅度要求的邊坡則要確定安全系數(shù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，要高于上限值。在正常的工況之下，水庫建筑物進(jìn)出口邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)取值應(yīng)當(dāng)在1.3～1.5的范疇之間。

在梯級水庫群之中，對于控制性高壩要采用超常規(guī)的特1級建筑物、特2級建筑物，并對應(yīng)相關(guān)的邊坡安全穩(wěn)定性指標(biāo)。

3 工程實例分析

以某水庫為例，該水庫的壩址位于支流河域中的村莊附近，水庫控制流域面積為1915km2，洪水水位為275m，相應(yīng)庫容為6.08×109m3，正常蓄水水位為254m，相應(yīng)庫容為3.05×109m3，其泄洪洞的進(jìn)口高程為206.7m，導(dǎo)流洞的進(jìn)口高程為178.68m，水庫的地質(zhì)巖石結(jié)構(gòu)的上部為中寒武系的直立灰?guī)r陡壁、下部為下寒武系頁巖，有極其明顯的泄洪洞、導(dǎo)流洞的進(jìn)出口邊坡穩(wěn)定性問題。為此，要分析水庫進(jìn)出口邊坡的地質(zhì)條件，分析邊坡的破壞模式，采用切實有效的邊坡穩(wěn)定性分析方法進(jìn)行評價。

3.1 邊坡巖體力學(xué)參數(shù)的選取

對水庫建筑物進(jìn)出口邊坡的巖體開展野外巖體力學(xué)原位試驗，通常選取弱風(fēng)化和微風(fēng)化的巖體，以野外巖體力學(xué)的原位試驗參數(shù)取值為依據(jù)，利用精測線法開展對強(qiáng)風(fēng)化巖體的節(jié)理裂隙測量和計算，在對巖體力學(xué)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析之下，假設(shè)天然邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)的前提進(jìn)行反算校正，確定如下邊坡巖體力學(xué)參數(shù)的綜合取值（見表1）。

3.2 邊坡巖體破壞模式

水庫邊坡的山體破壞有不同的模式，從上部山體巖體的破壞模式來看，由于山體上硬下軟及未來庫水的作用和影響，導(dǎo)致上部邊坡山體巖體出現(xiàn)傾倒破壞、座滑破壞和蠕滑拉裂破壞等現(xiàn)象。從兩洞進(jìn)出口邊坡的破壞模式來看，其巖體大多為較差的Ⅳ類巖體，且呈現(xiàn)出層狀的碎裂結(jié)構(gòu)，由于其進(jìn)出口的邊坡處的巖體結(jié)構(gòu)大多為陡傾角節(jié)理，因而其出現(xiàn)結(jié)構(gòu)面組合滑動的破壞幾率較小，而大多是以弧狀剪切滑移的方式出現(xiàn)切層滑動破壞。

3.3 水庫建筑物進(jìn)出口邊坡穩(wěn)定性評價

在水庫建筑物的進(jìn)出口邊坡變形現(xiàn)狀的考察和分析之下，可以采用定量分析方法，實現(xiàn)對進(jìn)出口邊坡穩(wěn)定性的評價和分析。

3.3.1 赤平極射投影分析

赤平極射投影分析是一種用于水庫建筑物進(jìn)出口邊坡穩(wěn)定性評價的定量分析方法，它可以借助于赤平極射投影圖，快速而準(zhǔn)確地確定巖體中結(jié)構(gòu)面、臨空面之間的夾角組合關(guān)系，了解巖體的具體結(jié)構(gòu)，并通過巖體的強(qiáng)度參數(shù)判斷和分析邊坡結(jié)構(gòu)面組合破壞的可能性。圖1即為水庫建筑物導(dǎo)流洞進(jìn)口結(jié)構(gòu)面的赤平極射投影分析圖。

圖1中，j代表結(jié)構(gòu)面，小圓代表摩擦圓，結(jié)構(gòu)面的內(nèi)摩擦角為300，r1代表傾角為730時的邊坡，r2為傾角為530時的邊坡。對水庫兩洞進(jìn)出口邊坡的赤平投影進(jìn)行對比分析，可以對水庫的邊坡穩(wěn)定性得出如下結(jié)論：兩洞出口邊坡沿結(jié)構(gòu)面發(fā)生組合滑動的可能性不大；進(jìn)口邊坡結(jié)構(gòu)面出現(xiàn)組合滑動的幾率較??；當(dāng)進(jìn)口邊坡在730時，有可能會沿著N520W∠610的方向滑動；當(dāng)進(jìn)口邊坡的傾角為600時，則不會出現(xiàn)邊坡滑動的破壞現(xiàn)象；邊坡設(shè)計角不可過小。

3.3.2 剛體極限平衡分析

水庫的泄洪洞和導(dǎo)同的進(jìn)出口邊坡的剖面形態(tài)、地質(zhì)條件大體一致，為此，可以取三個具有典型意義的計算剖面，僅對導(dǎo)流洞進(jìn)口左側(cè)的邊坡剖面進(jìn)行穩(wěn)定性分析。

無突出軟弱結(jié)構(gòu)面的邊坡主要是表現(xiàn)為垂直裂縫加圓弧型的破壞模式，結(jié)合該水庫建筑物進(jìn)出口邊坡巖體的結(jié)構(gòu)特點，可以將該邊坡的破壞模式假設(shè)為垂直裂縫加圓弧形，并使之呈張開的狀態(tài)，粘聚力為0?；谶@一假設(shè)性前提，采用窮舉法分析邊坡的各種不同工況并加以計算，并將其分為有震和無震的情況進(jìn)行系數(shù)選取，如表2所示。

由表2可知，水庫進(jìn)出口邊坡在不同工況下的穩(wěn)定狀態(tài)良好，其穩(wěn)定性系數(shù)均超過了1.5，沒有深層整體滑移的危險。

4 結(jié)論

總之，水庫建筑物進(jìn)出口邊坡的穩(wěn)定性分析要充分考慮其工程地質(zhì)條件，對邊坡巖體進(jìn)行工程地質(zhì)劃分，了解其破壞的模式，并利用不同的分析方法進(jìn)行穩(wěn)定性計算和評價，以全面把握水庫建筑物進(jìn)出口邊坡的狀態(tài)。

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