电站外边坡稳定性分析

许家文 侯晋杰 赵 星 山西省建筑科学研究院有限公司，太原 030001

1 工程概况

某变电站站外边坡位于山西省吕梁市，变电站站外南侧西段边坡为挖方场地边坡，护坡形式采用浆砌片石砌筑，四阶浆砌片石护坡为挖方场地边坡，由下而上共由四级组成，各级护坡长度向上总体逐渐收敛。其中第一级护坡坡脚长约97m，坡顶长约115m；第二级护坡坡脚长约75m，坡顶长约63m；第三级护坡坡脚长约61m，坡顶长约50m；第四级护坡坡脚长约46m，坡顶长约28m。第一级护坡东西两侧的相邻边坡亦采用浆砌片石护坡砌筑而成，第二、三级护坡东西两侧相邻边坡采用浆砌片石拱形骨架护坡，最高的第四级护坡东西两侧无其他边坡。

查阅该项目原设计图纸，变电站站外南侧西段四阶浆砌片石护坡及过渡平台采用M10水泥砂浆及MU35片石砌筑，并用M15水泥砂浆勾缝。第一、二级护坡设计坡度1∶1；第三级护坡设计坡度1∶0.93；第四级护坡设计坡度1∶0.74。各级护坡坡面砌筑的片石厚度均为300mm，坡顶砌筑的片石厚度均为500mm。除第四级坡顶场地应铺设600mm厚3∶7灰土层隔水层外，其余各级坡顶均为原土层。边坡整体情况如图1所示。

图1 边坡整体情况

2 边坡稳定性验算

经检测，浆砌片石护坡施工质量较差，且在后续使用过程中护坡已经出现大量的裂缝和变形。检测结果显示：护坡出现的缺陷情况主要是施工质量较差，加之边坡土体受水流失所造成。为确定边坡稳定性，使用北京理正岩土软件边坡稳定分析程序对该边坡进行建模计算。计算时使用各级边坡土工试验参数和实测护坡结构尺寸，建立模型进行验算。验算时分一般工况和地震工况分别进行计算，一般工况是边坡处于天然状态下的工况，地震工况是边坡处于天然状态+地震力下的工况。

2.1 一般工况下边坡稳定性验算

计算简图如图2所示。

图2 计算简图

计算目标为安全系数计算，滑裂面形状为圆弧滑动法，坡面线段数为8，荷载信息与超载情况见表1，土层信息见表2。

在进行计算时不考虑水的作用，圆弧的稳定分析方法采用瑞典条分法，土条重切向分力与滑动方向反向时当下滑力对待，稳定计算目标为自动搜索最危险滑裂面，条分法的土条宽度为1m，搜索时的圆心步长为1m，搜索时的半径步长为0.5m。

计算结果显示：

最不利滑动面的滑动半径=48.023m；滑动安全系数=1.191；总的下滑力=4169.059kN；总的抗滑力=4963.866kN；土体部分下滑力=4169.059kN；土体部分抗滑力=4963.866kN。

表1 荷载信息与超载情况

表2 土层信息

2.2 地震工况下边坡稳定性验算

计算简图如图2所示。计算目标为安全系数计算，滑裂面形状为圆弧滑动法，坡面线段数为8，地震烈度为7度，水平地震系数为0.100，地震作用综合系数为0.250，地震作用重要性系数为1.000，地震力作用位置为质心处，水平加速度分布类型为矩形。荷载信息与超载情况见表1，土层信息见表2。

经对边坡稳定性的计算分析，在一般工况下边坡的滑动安全系数为1.191，地震工况下边坡的滑动安全系数为1.142。

3 边坡稳定性分析

3.1 边坡稳定性计算荷载组合与计算工况

①荷载组合

本次边坡计算仅考虑边坡土体的自重。考虑地震力作用时，主要考虑地震水平惯性力作用，场地地震烈度为7度，地震动峰值加速度为0.10g，根据《建筑边坡工程技术规范》GB 50330-2013第5.2.6条的规定，地震作用综合水平地震系数取0.050。

②工况组合

一般工况下边坡处于天然状态下的工况；地震工况下边坡处于天然状态+地震力作用。

3.2 边坡稳定性计算结果

表3 边坡稳定性计算模型参数表

表4 边坡稳定性计算结果表

3.3 边坡稳定性分析评价

边坡工程的稳定性的定量评价，必须有一个稳定安全标准，这个标准因工程规模和重要性不同而有所差别。

综合护坡现存缺陷和边坡稳定性验算分析结果可知，在进行护坡承载力计算时受软件模块影响，并未将护坡缺陷折减入稳定性验算中。因此结合护坡稳定性分析评价计算中得到一般工况下护坡滑动安全系数为1.191为基本稳定状态，地震工况下护坡滑动安全系数为1.142为基本稳定状态，两者均略高于边坡稳定性状态划分中基本稳定状态中的下限值，综合边坡现存空洞和护坡的裂缝及其他缺陷，目前边坡在两种工况下均处于欠稳定状态。

4 结论

若不及时对边坡的稳定性进行加强，极易发生边坡滑动乃至出现严重的滑坡事故，由此会对变电站站内设施以及坡顶线路铁塔的安全造成严重威胁。