山西某电厂边坡稳定性分析及工程设计

王 宇 ，赵付朝（山西省电力勘测设计院有限公司，山西 太原 030001）



山西某电厂边坡稳定性分析及工程设计

王 宇 ，赵付朝
（山西省电力勘测设计院有限公司，山西 太原 030001）

摘要：随着工程建设的发展，越来越多的电厂、变电站、升压站等工程深入到远离城市的地区。这些地区地势起伏大、地质条件相对复杂、空间比较局促，在这些地方进行电厂、变电站建设，选址困难，不可避免的产生深挖高填的现象，引发了许多边坡问题。文章以实际工作中遇到的山西某电厂边坡为例，对边坡工程勘察、边坡稳定性评价、边坡工程设计三个环节进行简要阐述，为日后工作中遇到的边坡问题提供参考。

关键词：边坡；勘察；稳定性分析；边坡工程设计。

随着城市发展，电网工程覆盖面增大，新能源工程多元化，城市周边对环境的要求提高，越来越多的电厂、变电站、升压站等工程深入到远离城市的地区。这些地区地势起伏大、地质条件相对复杂、空间比较局促，在这些地方进行电厂、变电站建设，选址困难，不可避免的产生深挖高填的现象，引发了许多的边坡问题，需进行边坡防护与处理。文章以实际工作中遇到的山西某电厂边坡为依托，对边坡工程勘察、稳定性评价、边坡工程设计三个工作环节进行简要阐述。为日后工作中遇到的边坡问题提供参考。

1 工程概况

山西某电厂，厂区北侧有一公路自东向西通往工业园区办公楼，坡脚处标高自东向西约为1261 m～1276 m，电厂主厂房设计标高为1269.8 m，间冷塔地段设计标高为1264.5 m。按设计标高场平后，主厂房北侧路基外侧边坡将产生4～7 m的临空面，影响边坡稳定性，因此需进行边坡工程设计。厂区与边坡平面关系见图1。

图1 厂区与边坡平面关系

根据高差大小以及边坡特性，本次边坡设计主要分三段考虑。第一段为主厂房北侧边坡，代表断面为1-1断面～8-8断面，该段高差较大，其中4-4断面地段，受厂区红线和道路路肩控制，空间局促；第二段为间冷塔东侧边坡，代表断面为9-9断面～10-10断面，该段高差较小；第三段为道路进厂段西侧，代表断面11-11断面，该段边坡为填方边坡。

2 边坡工程勘察

边坡工程勘察包括以下内容：

（1）场地地形和场地所在的地貌单元。

（2）岩土时代、成因、类型、性状、覆盖层厚度、基岩面形态和坡度、岩石风化和完整程度。

（3）岩、土体的物理力学性能。

（4）主要结构面特别是软弱结构面的类型、产状、发育程度、延伸程度、结合程度、充填状态、充水状况、组合关系、力学属性和临空面的关系。

（5）地下水水位、水量、类型、主要含水层分布情况、补给及动态变化情况。

（6）岩土的透水性和地下水的出露情况。

（7）不良地质现象的范围和性质。

（8）坡顶邻近建筑物的荷载、结构、基础形式和埋深，地下设施的分布和埋深。

本次边坡勘察针对11个断面，布设钻孔16个，探井29个。主要用于查明基岩与土体的交界面、土体中原生土与杂填土交界面。图2 为4-4断面的工程地质剖面图。

勘察结果显示，边坡下部地层由老到新为（O2）灰岩，上部为（Q2al+pl）黄土（粉质粘土）、（Q3al+pl）黄土（粉土），（Q4al+pl）黄土（粉土），局部上覆有杂填土。杂填土厚度为0.5～8.0 m，（Q4al+pl）黄土厚度为1.0～6.0 m，（Q3al+pl）黄土厚度为4.0～6.0 m，（Q2al+pl）黄土厚度一般1.5～50.0 m，基岩埋深8 ～24 m。

厂区公路北侧山坡基岩埋深较浅，约为0.5 ～2.0 m；路南侧厂区内，基岩埋深较深，约为16 ～25 m。公路下部基岩埋深7 ～15 m，上部为（Q4al+pl）黄土，局部地段上覆有0.5 ～1.0 m杂填土。勘察中未发现滑动面。 勘察深度内未见地下水。

图2 4-4断面工程地质剖面图

3 边坡稳定性分析

根据现场勘察结果和已有的类似工程经验分析，影响边坡稳定的因素主要有两点：（1）场平后红线处标高为1264.5～1269.5 m，现地面坡脚处标高为1261～1276 m，局部地段场平后坡脚处标高下降4～7.5 m，边坡土体原有的应力状态发生变化，有破坏的可能。（2）随着雨水冲刷，坡面土体原有结构破坏，出现局部溜坍现象。

从上述两点原因出发，根据现场勘察结果和土工试验结果，运用刚体极限平衡法、“理正岩土”、“FLAC-3D”三种方法，分天然工况和降雨工况对主厂房北侧边坡进行了稳定性分析。表1为当前状态稳定性系数计算结果。

表1 当前状态各代表断面参数与安全系数

从表1中可以看出，当前地形条件下，无论是天然工况还是降雨工况，边坡整体都是稳定的。

场平后，坡脚处场平标高降低。根据现场勘察结果和土工试验结果，运用刚体极限平衡法、“理正岩土”、“FLAC-3D”三种方法，分天然工况、降雨工况和地震工况对主厂房北侧边坡进行了稳定性分析，稳定系数计算结果见表2。

表2 开挖后各代表断面参数与安全系数

从附表2中可以看出，场平后，各断面稳定系数降低。其中4-4断面不稳定，最危险滑裂面位于Q4al+pl黄土中，此滑裂面为圆弧滑动法计算出的稳定系数最小的滑裂面。

4 边坡工程设计

根据影响边坡稳定的因素，本次边坡设计主要思路为，高差大于16 m地段采用下部支挡结合坡率法并进行坡面防护，高差小于16 m地段采用坡率法结合坡面防护，填方边坡采用坡率法结合坡面防护。同时做好边坡的竖向排水和横向疏导。

本次边坡设计根据边坡现状分三部分考虑。第一部分，即主厂房北侧边坡，代表断面1-1断面～8-8断面，该段边坡设计思路为坡脚支挡结合坡率法并进行坡面防护，空间充足地段坡脚设置挡墙，空间局促地段坡脚设置抗滑桩。第二部分，间冷塔东侧边坡，该段场平后坡脚标高与原地形一致，该段主要考虑坡面防护。第三部分，道路进场段西侧填方边坡，该段采用坡率法结合坡面防护。图3为3-3断面设计示意图，坡脚设置浆砌片石挡土墙，顶宽1 m，墙高3.5 m，基础埋深1 m，墙胸坡率1∶0.35，墙背坡率1∶0.25，基底反坡0.2∶1，墙上设直径100 mm PVC排水孔。墙后设2 m宽平台，以上以1∶1.5坡率放坡，每级坡高8 m。两级之间设置1 m宽马道，马道坡率为0.2∶1。坡面骨架植物防护骨架3 m×3 m菱形布置，宽0.3 m，中间撒草籽绿化， 坡面绿化采用的草籽应当适应盂县当地气候，通常以容易生长、根部发达、叶茎低矮、枝叶茂密或有匍匐茎的多年生草种为宜，常用的有：白茅草、鱼肩草、鼠尾草和小冠花。最好采用多种草籽混合播种。

图3 3-3断面设计示意图

图4为4-4断面设计示意图，坡脚设置A型C30砼抗滑桩，间距6 m，截面1.6 m×2.2 m，桩长15 m。桩后设2 m宽平台，以上以1∶1.5坡率放坡，每级坡高8 m。坡面骨架植物防护骨架3 m×3 m菱形布置，宽0.3 m，中间撒草籽绿化。

5 结语

文章以实际工作中遇到的山西某电厂边坡为依托，对边坡工程的勘察、稳定性评价、边坡设计三个工作环节进行简要阐述。为日后工作中遇到的边坡问题提供参考。边坡防护与处理是一项系统工程，边坡工程勘察设计工作思路主要归纳为以下四步：边坡的认识与初判，边坡工程勘察，边坡稳定性评价和边坡工程设计。从边坡工程勘察、稳定性评价，到边坡工程设计，都是以边坡稳定性分析为核心，找出软弱面或最可能的滑移面，然后综合运用防护、放坡、支挡、锚固、排水等方法，保证边坡稳定性，从而保障场址、站址安全。

图4 4-4断面设计示意图

参考文献：

［1］ 赵飞驰.抗滑桩在特高压荆门变电站边坡滑移治理中的应用［J］.电力建设，2009.

［2］ 陈从新，沈 强，任清平.某高速公路反倾岩层高边坡失稳机理及治理［J］.岩石力学与工程学报，2002.

［3］ 交通部第二公路勘察设计院.公路设计手册-路基（第二版）［K］. 北京：人民交通出版社，1997.

中图分类号：P642

文献标志码：B

文章编号：1671-9913（2016）02-0027-05

* 收稿日期：2015-04-07

作者简介：王宇（1987- ），女，山西平遥人，硕士研究生，助理工程师，主要从事土工试验、边坡勘察设计工作。

Slope Stability Analysis and Engineering Design for Power Plant in Shanxi

WANG Yu，ZHAO Fu-Chao
（Shanxi Electric Power Exploration Design Institute， Taiyuan 030001， China）

Abstract:With the development of urbanization and construction， numbers of power plants， substations and booster stations are far from the urban areas. These areas are undulating， have complex conditions and cramped space. Building power plants， substations in these areas is difficult and may construct lots of slopes. As a example of the slope in Shanxi， this paper expounds slope survey， estimation of stability and slope design， and provides suggestions for future work. Slope protection and processing is complex. Slope survey， estimation of stability， slope design are based on analysis of stability. We must find the weak structural plane， and then use protection， grading， retaining， anchorage，drainage and other methods to ensure stability， in order to protect safety of site.

Key words:slope； survey； analysis of stability； slope design.