基于變電站邊坡穩(wěn)定性分析及工程設(shè)計(jì)探究

湯冬生

摘 要：變電站的邊坡穩(wěn)定性一直以來都是變電站關(guān)注的重點(diǎn)問題。為了避免邊坡由于變形、失穩(wěn)給變電站帶來工作上的困擾，現(xiàn)通過在現(xiàn)場的工程地質(zhì)勘察，了解到施工區(qū)域的地層巖性以及地質(zhì)構(gòu)造特征，并且在這里我們運(yùn)用了赤平投影的辦法對邊坡的穩(wěn)定性做了定性分析，經(jīng)分析，中風(fēng)化巖質(zhì)坡整體呈現(xiàn)穩(wěn)定態(tài)勢，而局部已經(jīng)破碎的強(qiáng)風(fēng)化巖以及不利結(jié)構(gòu)面需做相關(guān)處理。與此同時，運(yùn)用有限元數(shù)值模擬法計(jì)算了變電站的邊坡穩(wěn)定性，結(jié)果證明邊坡整體穩(wěn)定，但在遇到突發(fā)情況，如遇暴雨的話邊坡的安全系數(shù)達(dá)不到要求。本文針對邊坡整體穩(wěn)定性進(jìn)行評價分析，并綜合工程實(shí)際情況給出了相對應(yīng)的支護(hù)治理措施，已取得了較好的治理效果并給變電站帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：邊坡勘察；邊坡穩(wěn)定性分析；邊坡治理

中圖分類號：TU43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）22-0158-02

自從黨中央通過十二五規(guī)劃決策以來，我國各個領(lǐng)域及綜合國力都得到了相應(yīng)的提升，經(jīng)濟(jì)方面的進(jìn)步尤為顯著，經(jīng)濟(jì)作為基礎(chǔ)，其發(fā)展給予了各行各業(yè)強(qiáng)大的物質(zhì)支撐，電力能源發(fā)展成為支撐我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要能源之一，在十二五規(guī)劃的指導(dǎo)下，電力行業(yè)得到了長足發(fā)展。為了滿足人們的日常所需及社會生產(chǎn)需要，建設(shè)水電站工程已經(jīng)成為了電力基礎(chǔ)建設(shè)的關(guān)鍵一環(huán)。但是，工程的建設(shè)受到各類內(nèi)在與外在因素的制約，內(nèi)在因素中，建設(shè)水電站及配套設(shè)施的高標(biāo)準(zhǔn)要求；外在因素中自然因素如地形、山體結(jié)構(gòu)等的制約對水電站的建設(shè)影響較大。

1 工程概況

1.1 地形地貌

如圖1所示方法，將挖方邊坡修建在變電站的東邊?？梢钥闯?，場地地貌的特征與低山斜坡地帶相似。當(dāng)挖方山體竣工后，將會產(chǎn)生一個長度為80米，斜坡高度為40米，斜坡角度為45左右的巖土體挖方邊坡。

1.2 地層巖性

根據(jù)開挖山體的邊坡暴露出來的的巖體以及鉆頭鉆出來已探明的巖土層地質(zhì)特性由外到里分別是：（1）崩坡積碎塊石土（Q4col+dl）：呈黃褐色，從外到里由松散到稍密，厚度約為1到3米，碎、塊石約占百分之50到60，粒徑以15到25厘米為主，呈現(xiàn)棱角狀到次棱角狀。（2）沖洪積碎塊石土（Q4al+pl）：呈黃褐色以及灰褐色，由中密到密實(shí)狀，主要為密實(shí)狀，厚度大約為2.9到9.5米，碎、塊石含量約占百分之50到80不等，粒徑以15至40厘米為主，呈現(xiàn)次棱角狀到次磨圓狀。（3）全風(fēng)化變質(zhì)砂巖：呈灰紫色，為全風(fēng)化，原來巖石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造基本破壞，形狀為砂土狀，局部可以看見強(qiáng)風(fēng)化碎塊，粒徑大約在2到5厘米，厚度約為0.5至6.5米。（4）強(qiáng)風(fēng)化變質(zhì)砂巖：與全風(fēng)化變質(zhì)砂巖一樣呈現(xiàn)灰紫色，強(qiáng)風(fēng)化，構(gòu)造為層狀，巖芯為塊狀，節(jié)理發(fā)育，巖層厚度約為0.6到4.1米。（5）中風(fēng)化變質(zhì)砂巖：呈灰紫色，風(fēng)化狀態(tài)為中風(fēng)化，構(gòu)造主要是中-厚巖層構(gòu)造，巖芯呈柱狀，節(jié)長5至13厘米，節(jié)理較發(fā)育，鉆探過程中由于鉆孔達(dá)不到需要的深度，層厚具體為多少還不了解。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

山體邊坡挖方的基巖有出露，巖層產(chǎn)狀大概是SE160°∠40°，其走向接近與邊坡垂直，順層的節(jié)理較為發(fā)育。主要有下面這三組優(yōu)勢節(jié)理：（1）SE150°∠50°，發(fā)育最為理想，發(fā)育的密度為每一米1條，微張，延伸比較短，跟邊坡相交的角度較大，稍傾向于山體，多數(shù)沿著層面發(fā)育；（2）SW195°∠40°，發(fā)育的密度為每一米0.5條，節(jié)理微張，延伸比較短，跟邊坡相交角度較大；（3）SW235°∠80°，節(jié)理少許閉合，延伸短，跟邊坡相交的角度小?，F(xiàn)場揭露的斷層主要有下面這三組斷層：D1，斷層產(chǎn)狀為NE30°∠85°，寬度大概在0.1至0.4米；D2，斷層產(chǎn)狀為NE25°∠55°，寬度大約在0.05至0.25米之間；D3，斷層產(chǎn)狀為SE150°∠75°，寬度為1.0至3.0米。斷層填充物主要為碎裂巖和角礫巖，其上下盤面見構(gòu)造泥。

2 邊坡的穩(wěn)定性分析以及評價

2.1 邊坡穩(wěn)定性分析

根據(jù)鉆孔得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，變電站挖開后的邊坡自上而下一次為：碎塊石土（厚度約為9至12.5米）、部分全風(fēng)化夾強(qiáng)風(fēng)化的塊石巖層（厚度為0.5到6.5米）、強(qiáng)風(fēng)化巖層（厚度為0.6到4.10米）以及中風(fēng)化巖層。設(shè)計(jì)開挖的邊坡高度大概是30到40米，開挖邊坡的上半部分是土質(zhì)坡，它由碎塊石土和全風(fēng)化層組成。其中上部碎石土的厚度大概為2至3米，碎土石的結(jié)構(gòu)較為松散，穩(wěn)定性稍差，受地下水的影響比較大，會比較容易失穩(wěn)，要做支護(hù)處理。中下部的碎塊石土相對來說密度大，有較好的穩(wěn)定性。全風(fēng)化層從力學(xué)角度講力學(xué)強(qiáng)度不夠，遇水容易軟化，穩(wěn)定性稍差，同樣需要做相應(yīng)的支護(hù)處理。據(jù)鉆孔揭露，開挖的山體邊坡下半部分的邊坡巖質(zhì)以中度風(fēng)化巖體為主，部分為強(qiáng)風(fēng)化巖。其中占主體的中風(fēng)化巖體的節(jié)理比較發(fā)育，但完整性稍差；巖層呈厚層狀，產(chǎn)狀為SE160°∠40°，與邊坡相交的角度較大，巖層層理發(fā)育，延伸比較短，因此對于邊坡的整體穩(wěn)定性影響小；斷層D1、D2與邊坡相交角度大，靠近山體邊坡，對邊坡穩(wěn)定性影響也較??；斷層D3與邊坡大角度斜切，傾角大，并傾向于山體，同樣對邊坡整體穩(wěn)定性影響較?。还?jié)理（2）斜切邊坡角度較大，傾向偏坡外，因此對邊坡的穩(wěn)定性影響較大，節(jié)理（3）傾角大，從而對邊坡的穩(wěn)定影響較小?，F(xiàn)對山體邊坡的結(jié)構(gòu)面進(jìn)行了赤平投影組合分析，沒有發(fā)現(xiàn)對工程不利的楔形體，結(jié)果表明中風(fēng)化巖質(zhì)邊坡的整體穩(wěn)定性不錯，而對于局部已破碎的強(qiáng)風(fēng)化巖和不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)面需要進(jìn)行錨固處理[1]。

2.2 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算

經(jīng)過上文對邊坡各部分巖質(zhì)的分析計(jì)算，沒有發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)面組合，邊坡整體表現(xiàn)為穩(wěn)定。通過運(yùn)用stab土質(zhì)邊坡分析軟件對能夠代表整個山體的邊坡剖面的穩(wěn)定性計(jì)算。結(jié)果表明邊坡整體工況長時間呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)，然而在遇到暴雨的工況下，邊坡的安全系數(shù)達(dá)不到規(guī)范要求。所以邊坡需要進(jìn)行相關(guān)的支護(hù)治理。

3 邊坡治理措施

3.1 截排水措施

為了避免坡頂匯集的地表水對坡面的沖刷以及對邊坡各個節(jié)理縫隙的滲透，在邊坡頂面應(yīng)當(dāng)修建尺寸為60×60厘米的截水溝，并修筑寬80厘米，間距30米的急流槽。還應(yīng)在兩者之間的交匯處建卸力池防止被沖刷。設(shè)計(jì)要求應(yīng)與排水工作緊密結(jié)合，施工前要做好排水工作?，F(xiàn)場工作人員在漿砌塊石時要錯縫砌筑，并且每隔15米應(yīng)設(shè)置一條伸縮縫。

3.2 錨固支檔措施

（1）坡面修整。搭建腳手架，在做好施工安全措施的前提下，將可見、松散的巖塊和巖渣清理排除，將坡面進(jìn)行平整；對邊坡不穩(wěn)定的地方進(jìn)行加固處理；對巖層之間比較的大縫隙進(jìn)行灌漿或勾縫處理。（2）安裝泄水孔。在邊坡需要進(jìn)行泄水的地方設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的泄水孔。（3）錨桿鉆孔注漿。首先噴射第一層厚約5厘米的C20混凝土，噴射的混凝土每一段間隔在10至15米，段與段之間還要設(shè)置寬2厘米的伸縮縫，以瀝青防水材料作為填充物。接著使用汽腿式鑿巖機(jī)進(jìn)行鉆孔工作，孔徑控制在50毫米。錨桿使用標(biāo)號16的鋼筋，錨桿用M30灌漿，間距為1.5×1.5米，呈梅花形布置。（4）掛網(wǎng)。編織好網(wǎng)孔為20×20厘米的鋼筋網(wǎng)。其與錨桿的交接處要特別注意，需電焊加固并用鐵絲扎綁，鋼筋網(wǎng)還要注意與混凝土表面緊貼。（5）第二次噴射混凝土。第二層C20混凝土應(yīng)當(dāng)?shù)鹊谝粚油耆Y(jié)之后再進(jìn)行噴射，并保證5厘米的厚度和表面光滑。噴射2小時后應(yīng)澆水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并保證每天不少于4次，養(yǎng)護(hù)時間不得少于7天。

4 結(jié)語

實(shí)際施工時，應(yīng)該先對邊坡進(jìn)行勘察再做穩(wěn)定性分析，綜合實(shí)際情況，用定性及定量的綜合分析評價方法，再根據(jù)得到的結(jié)果，科學(xué)、合理、有效地進(jìn)行設(shè)計(jì)，以防盲目施工，浪費(fèi)成本。這樣才能夠使變電站安全、經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行工程建設(shè)，在工程得到安全保障的前提下使利益達(dá)到最大化。

參考文獻(xiàn)

[1]李雙平.邊坡穩(wěn)定性分析方法及其應(yīng)用綜述[J].2010，（20）：12-15.