喀麦隆曼维莱水电站渠道高边坡的设计与探讨

彭小川 宋月炜 穆全平 郝雪航

喀麦隆曼维莱水电站渠道高边坡的设计与探讨

彭小川 宋月炜 穆全平 郝雪航

曼维莱渠道存在高边坡处理问题，需要进行边坡稳定计算。采用了GEO-SLOPE软件对渠道高边坡稳定进行计算分析。计算采用勘测报告并结合现场试验确定地质参数，通过计算验证了设计方案下边坡的稳定性。

曼维莱 渠道 高边坡 稳定

1 研究背景介绍

曼维莱水电站位于喀麦隆共和国南部大区恩特姆省境内，拦河坝位于恩特姆河上，电站采用引水径流式开发，工程的主要任务是发电，最大引水流量450 m3/s。水库总库容为1.3亿m3，电站装机4台，单机容量52.75 MW，总装机容量211 MW。工程主要建筑物由首部挡水和泄水建筑物以及位于工程区左岸的引水发电系统建筑物等组成。输水明渠从进水闸到压力前池的总长度约为3 150 m，渠道纵坡为1/4 000，输水明渠断面采用梯形，土渠及石渠的底宽分别为15.0 m和25.0 m；边坡分别为V∶H=1∶2和V∶H=1∶0.5。其中在桩号2+400段，存在高边坡稳定问题。

2 边坡类别及安全系数

根据中国DL 5180—2003《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》有关规定，本工程属II等大(2)型工程，主要建筑物按2级建筑物设计，次要建筑物按3级建筑物设计。引水渠道为主要建筑物，建筑物级别为2 级。根据DL/T 5353—2006《水电水利工程边坡设计规范》的规定，引水渠道工程区边坡为A类边坡，引渠为2级建筑物，因此渠道大开挖段边坡安全级别为2级。采用平面刚体极限平衡方法中的下限解法计算边坡稳定时，按规范DL 5180—2003规定确定本工程边坡抗滑稳定安全标准见表1。

表1 边坡最小抗滑稳定安全系数

3 计算方法

本文采用刚体极限平衡法，利用加拿大GEO-SLOPE公司的Geostudio岩土软件中的边坡稳定分析SLOPE/W模块进行分析计算。SLOPE/W模块用极限平衡理论对不同土体类型、复杂地层和各种滑移面形状的边坡中的孔隙水压力分布情况进行建模分析。

4 计算模型

根据现有边坡，进行模型简化。根据地质勘测报告并且结合现场试验确定中有关地质参数，根据地形实际情况进行建模。模型为二维平面模型，模型宽320 m，高80 m。计算模型及参数见图1。

图1 渠道边坡计算模型

5 计算荷载

5.1 岩土体自重

在地下水位以上时，岩土体的自重采用天然重度，在地下水位以下时，则应根据计算方法正确选择。坡体上的建筑物，包括加固治理结构物，应作为坡体自重计算。岩土体的自重荷载由程序自动加载计算完成。

5.2 地震荷载

根据曼维莱工程地质报告，地震加速度(OBE)代表值为0.06g。

5.3 地下水荷载

边坡各部位孔隙水、裂隙水或层间承压水的压力应根据水文地质和地下水资料确定，采用地下水最高水位作为持久状态水位。根据工程地质报告，结合实际情况，考虑地下水对边坡稳定影响，计算中给出地下水位线。

5.4 计算工况

计算工况见表2。

表2 计算工况

6 计算结果及分析

在计算模型上加载，计算结果见图2～5和表3。

图2 左岸边坡滑移面和安全系数图(工况1)

图3 左岸边坡滑移面和安全系数图(工况2)

图4 右岸边坡滑移面和安全系数图(工况1)

图5 右岸边坡滑移面和安全系数图(工况1)

工况位置安全系数允许安全系数状态正常运行工况1左岸边坡1.530≥1.25永久工况地震工况工况2左岸边坡1.292≥1.05偶然工况正常运行工况1右岸边坡1.500≥1.25永久工况地震工况工况2右岸边坡1.256≥1.05偶然工况

计算结果表明曼维莱渠道高边坡段边坡稳定满足规范要求。采用勘测报告并且结合现场实验的确定地质参数作为模型的输入参数，比较真实有效的反应现场情况。边坡已经投入使用3年，边坡稳定均满足要求，并未出现任何破坏，与本计算结果相符合。

TV732.6

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1007-6980(2017)03-0044-02

彭小川 男 高级工程师 中水北方勘测设计研究有限责任公司 天津 300222

宋月炜 男 助理工程师 山东省胶东调水工程蓬莱管理站 山东蓬莱 265600

穆全平 男 工程师 中水北方勘测设计研究有限责任公司 天津 300222

郝雪航 男 助理工程师 中水北方勘测设计研究有限责任公司 天津 300222

2017-07-07)