老撾南歐江六級(jí)電站邊坡工程設(shè)計(jì)

崔 留 杰

(中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明 650051)

老撾南歐江六級(jí)電站邊坡工程設(shè)計(jì)

崔 留 杰

(中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明 650051)

對(duì)南歐江六級(jí)電站的高邊坡設(shè)計(jì)問(wèn)題作了研究，采用SLIDE軟件運(yùn)用多種計(jì)算方法(簡(jiǎn)化Bishop法、Janbu修正法、Spencer法、M-P法)對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了對(duì)比計(jì)算，得出的計(jì)算結(jié)果為工程的順利推進(jìn)提供了科學(xué)保障。

電站，溢洪道，壩肩，高邊坡，穩(wěn)定分析

1 工程概述

老撾南歐江六級(jí)電站開(kāi)發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，水庫(kù)正常蓄水位510 m，相應(yīng)庫(kù)容4.09×108m3，死水位490 m，死庫(kù)容1.63×108m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容2.46×108m3，具有季調(diào)節(jié)性能，電站裝機(jī)容量180 MW，多年平均發(fā)電量7.26億kWh，裝機(jī)年利用小時(shí)數(shù)4 033 h，電站發(fā)電效益顯著。

工程主要建筑物包括復(fù)合土工膜面板壩、引水系統(tǒng)及地面廠房、溢洪道、導(dǎo)流兼放空洞及護(hù)岸工程等。工程等別為二等，工程規(guī)模為大(2)型。主要建筑物(擋水、泄洪和引水發(fā)電建筑物)級(jí)別為2級(jí)，次要建筑物級(jí)別為3級(jí)，臨時(shí)建筑物級(jí)別為4級(jí)。工程的擋水及泄洪建筑物按500年一遇洪水設(shè)計(jì)，5 000年一遇洪水校核；發(fā)電建筑物按100年一遇洪水設(shè)計(jì)，500年一遇洪水校核；消能防沖建筑物按50年一遇洪水設(shè)計(jì)。

2 邊坡工程地質(zhì)條件

2.1 溢洪道邊坡工程地質(zhì)條件

溢洪道開(kāi)挖邊坡高度較小，最大坡高約70 m，位于引渠段西側(cè)，其開(kāi)挖邊坡走向大致為N25°E～N27°W，其他部位坡高一般10 m～30 m，開(kāi)挖邊坡走向大致為N28°W，其東、西側(cè)邊坡傾向分別為SW，NE。溢洪道部位地層巖性主要為板巖及變質(zhì)粉～細(xì)砂巖，第四系覆蓋層厚度較小，一般小于10 m。未發(fā)現(xiàn)規(guī)模較大的斷層發(fā)育，順層擠壓面(帶)和板理發(fā)育。巖體風(fēng)化較強(qiáng)，山梁下部分布有厚約20 m～25 m的全風(fēng)化巖體，強(qiáng)風(fēng)化巖體底界垂直埋深為30 m～40 m。地下水位埋深30 m～90 m。溢洪道邊坡主要出露弱風(fēng)化巖體和部分全強(qiáng)風(fēng)化巖體，邊坡設(shè)計(jì)開(kāi)挖坡比為1∶0.3，開(kāi)挖后邊坡層面反傾，邊坡整體穩(wěn)定性較好。

2.2 壩肩邊坡工程地質(zhì)條件

左岸壩頂以上邊坡最大高度約75 m，開(kāi)挖邊坡走向N21°W。邊坡中上部主要由第四系覆蓋層和全強(qiáng)風(fēng)化巖體組成。邊坡部位無(wú)大的構(gòu)造帶分布，結(jié)構(gòu)面以節(jié)理及擠壓帶為主，邊坡穩(wěn)定條件總體較好，其穩(wěn)定性主要受結(jié)構(gòu)面的影響，失穩(wěn)形式主要為掉塊或小規(guī)模的平面型滑移失穩(wěn)，其中右岸部分地段順層板理發(fā)育，邊坡為順層坡，存在順層平面型滑動(dòng)問(wèn)題，開(kāi)挖邊坡坡度不宜陡于巖層傾角或采取必要的加固處理措施。由第四系覆蓋層和全強(qiáng)風(fēng)化巖體構(gòu)成的邊坡主要為散體結(jié)構(gòu)及碎裂結(jié)構(gòu)，邊坡穩(wěn)定條件差。覆蓋層邊坡主要失穩(wěn)破壞模式為沿覆蓋層表部或與基巖接觸面的小規(guī)模塌滑，強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)邊坡主要失穩(wěn)破壞模式為沿結(jié)構(gòu)面組合切割產(chǎn)生的掉塊或小規(guī)模的平面型滑動(dòng)破壞，也可產(chǎn)生圓弧型滑動(dòng)失穩(wěn)破壞。

3 計(jì)算工況及參數(shù)

3.1 計(jì)算工況及邊坡等級(jí)

根據(jù)自然條件對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響，分別計(jì)算以下幾種工況：

1)正常運(yùn)行工況；2)短暫狀況，即暴雨工況；3)偶然狀況，即地震工況。

在持久工況下計(jì)算時(shí)考慮以下基本荷載：巖土體自重、孔隙水壓力；地震工況除上述基本荷載外，計(jì)算中計(jì)入水平地震力和垂直地震力作用。南歐江六級(jí)水電站設(shè)計(jì)地震加速度為0.25g，地震作用的效應(yīng)折減系數(shù)取0.25，動(dòng)態(tài)分布系數(shù)為1.5。

根據(jù)DL/T 5353—2006水電水利工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范，并結(jié)合南歐江六級(jí)水電站工程永久邊坡所屬樞紐工程等級(jí)、建筑物級(jí)別、邊坡所在位置、邊坡重要性和對(duì)建筑物及安全運(yùn)行的影響程度，確定邊坡類(lèi)別和安全級(jí)別為A類(lèi)Ⅱ級(jí)，邊坡設(shè)計(jì)安全系數(shù)見(jiàn)表1。

表1 邊坡設(shè)計(jì)安全系數(shù)

3.2 計(jì)算剖面及參數(shù)

邊坡計(jì)算采用參數(shù)見(jiàn)表2，計(jì)算剖面見(jiàn)圖1，圖2。

表2 邊坡穩(wěn)定計(jì)算巖體力學(xué)參數(shù)表

4 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果分析[1]

4.1 溢洪道邊坡穩(wěn)定性分析

溢洪道邊坡主要出露弱風(fēng)化巖體和部分全強(qiáng)風(fēng)化巖體，邊坡設(shè)計(jì)開(kāi)挖坡比為1∶0.3，開(kāi)挖后邊坡層面反傾，邊坡整體穩(wěn)定性較好。溢洪道邊坡不同工況計(jì)算最危險(xiǎn)滑弧位置見(jiàn)圖3，安全系數(shù)見(jiàn)表3。

溢洪道邊坡開(kāi)挖過(guò)程中視地質(zhì)揭露情況適當(dāng)增加隨機(jī)錨桿或錨索進(jìn)行支護(hù)；為防止暴雨和地表水入滲，降低地下水對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響，在整個(gè)開(kāi)挖邊坡坡面設(shè)置排水孔，排水孔長(zhǎng)6 m～8 m；在

坡頂和馬道內(nèi)側(cè)設(shè)置截、排水溝。

表3 溢洪道邊坡安全系數(shù)表

4.2 左壩肩邊坡穩(wěn)定性分析

左壩肩邊坡開(kāi)挖后主要出露強(qiáng)風(fēng)化巖體。邊坡設(shè)計(jì)開(kāi)挖坡比為1∶1，開(kāi)挖后邊坡整體穩(wěn)定性較好，但坡頂覆蓋層穩(wěn)定性安全系數(shù)不能滿足規(guī)范要求，需要進(jìn)行適當(dāng)支護(hù)，并調(diào)整開(kāi)挖坡比。采用系統(tǒng)錨桿和掛網(wǎng)噴混凝土方式進(jìn)行支護(hù)后，坡頂覆蓋層安全系數(shù)能滿足要求，但地震工況下安全裕度較低。施工中可視開(kāi)挖揭露情況對(duì)坡頂坡積層采用網(wǎng)格梁進(jìn)行防護(hù)。強(qiáng)風(fēng)化層采用系統(tǒng)錨桿進(jìn)行支護(hù)，局部設(shè)置隨機(jī)錨索。

左壩肩邊坡不同工況計(jì)算最危險(xiǎn)滑弧位置見(jiàn)圖4，安全系數(shù)見(jiàn)表4。

表4 左壩肩邊坡安全系數(shù)表

工況簡(jiǎn)化Bishop法Janbu修正法Spencer法M-P法平均開(kāi)挖工況1.2081.2061.2051.2031.206持久狀況1.2801.2791.2701.2731.276短暫狀況1.1061.1041.1031.1031.104地震狀況1.0591.0501.0511.0541.054

5 結(jié)語(yǔ)

目前，南歐江六級(jí)電站已經(jīng)順利完建并下閘蓄水發(fā)電(見(jiàn)圖5)。

以對(duì)南歐江六級(jí)電站的高邊坡采用SLIDE軟件運(yùn)用多種計(jì)算方法(簡(jiǎn)化Bishop法、Janbu修正法、Spencer法、M-P法)進(jìn)行對(duì)比計(jì)算結(jié)果的分析成果為依據(jù)，制定合適的開(kāi)挖及支護(hù)措施，能夠科學(xué)指導(dǎo)工程的順利推進(jìn)。

[1] 黃志鵬，唐輝明，董志宏，等.錦屏水電站料場(chǎng)邊坡變形特征與破壞機(jī)制分析[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2015(10):76-77.

On slope engineering design of six-level power station along Nan’ou River in Laos

Cui Liujie

(KunmingEngineeringCorporationLimited,PowerChinaGroup,Kunming650051,China)

The paper researches the design problems in the slope design of the six-level power station along Nan’ou River, adopts SLIDE software to undertake the comparative calculation of the slope’s stability with many calculation methods(simplified Bishop method, Janbu Modification method, Spencer method, M-P method), and provides some scientific guarantee for the project with the calculation result.

power station, spillway, dam abutment, slope, stability analysis

1009-6825(2015)32-0215-02

2015-09-07

崔留杰(1983- )，男，高級(jí)工程師

TV861

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