某水库单薄山脊库岸边坡稳定性评价与防治

2023-10-23苏小波

小水电 2023年5期

胡娟，苏小波

(中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，湖南长沙 410014)

1 概述

某水库为Ⅰ等大(1)型工程，大坝为1级建筑物，采用混凝土防渗墙堆渣坝，坝顶高程568.00 m，坝顶宽度10.0 m，最大坝高为25 m，坝轴线长113 m，上游坝坡为1∶3，下游坝坡为1∶3，地震基本烈度为Ⅵ度。

根据边坡所处的位置及失事后可能造成的危害程度，按照《水电工程边坡设计规范》(NB/T 10512—2021)和《水电工程水工建筑物抗震设计规范》(NB 35047—2015)，综合确定右坝肩单薄山脊库岸边坡的安全级别及相应的抗震设防类别。由于该库岸边坡影响上水库大坝等Ⅰ级水工建筑物安全，因此边坡等级为A类Ⅰ级，抗震设防类别为乙类，基岩峰值加速度为0.066 5 g。

2 地形地质条件

大坝位于水库北侧低矮分水岭，主沟呈现宽“V”形，谷底平缓，高程544.02～545.90 m；正常蓄水位时(563.00 m)，谷宽约104 m。坝址右岸山体单薄为条状山脊，条状山脊山顶高程570.90～575.50 m，地形坡度约35°～45°，山体植被茂盛。

右岸单薄山脊下伏基岩为侏罗世晚期石板吴单元(J3SH)中粒斑状二云母二长花岗岩，强风化花岗岩力学强度低，弱风化及以下花岗岩岩石一般较坚硬，力学强度一般较高。右岸单薄山脊上部为残坡积层，厚度约0.5～2.0 m，全、强风化下限埋深约12～17 m、20～25 m。钻孔揭露地下水位19.3～32.1 m，对应高程536.13～550.01 m。

上水库单薄山脊边坡为自然边坡，边坡顶部有环库道路通过，沿道路进行边坡开挖，坝顶高程以下不进行边坡开挖。考虑到右岸条形山脊地下水位较低，为防止绕坝渗漏，因此该处采用防渗墙进行防渗。

3 稳定性分析与评价

3.1 评价方法

边坡稳定分析采用刚体极限平衡法，选用简化毕肖普法法、摩根斯坦法等计算方法进行稳定计算分析。

3.2 模型建立和参数选取

本次计算在右坝肩选取一个剖面进行建模，剖面如图1所示，按下列3种工况进行分析：

图1 右坝肩单薄山脊典型剖面

(1)持久设计状况：为边坡正常运行工况，采用基本组合进行设计。

(2)短暂设计工况：为运行期暴雨或久雨以及地下或地表排水短期失效形成的地下水位增高，采用基本组合进行设计。

(3)偶然设计工况：为校核洪水位或遭遇地震的工况，采用偶然组合进行设计。

根据岩石(体)物理力学试验成果，结合工程区工程地质条件，类比已有工程经验，边坡稳定分析岩石(体)物理力学参数建议值如表1所示。

表1 边坡稳定分析岩土(体)物理力学参数建议值表

3.3 边坡稳定性评价

根据《水电工程边坡设计规范》，确定边坡设计安全控制标准如表2所示。

表2 边坡设计安全控制标准

计算结果如表3所示。表3中的计算结果表明，在库水消落期及库水消落期叠加地震工况时，上游边坡的抗滑安全系数要求未达到规范要求，详见图2、图3。

表3 单薄山脊典型断面坝坡稳定计算成果

图2 单薄山脊边坡最危险滑裂面—上游(库水消落期)

图3 单薄山脊边坡最危险滑裂面—上游(库水消落期+地震)

4 边坡防治措施和评价

大坝右岸单薄山脊上游位于库内，山脊顶部有环库道路通过，开口线外缘无其他流量汇入。若采用削坡、排水、锚索等方式进行治理，既不经济，也起不到良好的效果。由于右岸单薄山脊紧邻大坝，料场开挖料弃料较多，因此考虑在右坝肩单薄山脊上游增加压坡体；压坡体的坡比为1∶3，与大坝平顺相接，以满足稳定性计算的要求。治理后的计算结果如图4、图5、表4所示。