水利水电边坡设计规范范文

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第1篇

关键字：水库；导流标准；导流方式；导流建筑物设计；导流建筑物施工

中图分类号：TV文献标识码： A

1工程概况

承德大坝沟门水库位于滦河干流上，距离承德市135km，距离隆化县57km。大坝沟门水库总库容为4.157亿m3，工程主要包括拦河坝和水电站等。坝型为碾压混凝土重力坝，坝顶高程714.0m，坝顶宽度10.0m，最大坝高96.0m。坝顶长745m，分32坝段，电站为坝后式。主要工程量：碾压混凝土191.51万m3，变态混凝土38.24万m3，常态混凝土17.22万m3，土方开挖49.58万m3，土石方回填67.95万m3，石方开挖198.66万m3，钢筋制安9560t，基础固结灌浆3.1万m，基础帷幕灌浆2.73万m。

2施工导流标准与方式

大坝沟门水库总库容为4.157亿m3，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），属大（2）型水库，工程等别为Ⅱ等，其主要建筑物拦河坝、泄洪底孔和坝身引水建筑物等级别为2级，电站为3级建筑物，消能防冲等次要建筑物级别为3级。

根据水利部《水利水电工程施工组织设计规范》SL303-2004中表3.2.1及表3.2.6的规定确定：工程导流建筑物级别为IV级，导流建筑物洪水标准重现期为10年。

滦河枯水期9月～次年6月，汛期7～8月。结合本工程的情况，确定全年导流，分4期导流。一期施工导流设计流量381m3/s，采用“束窄河床、分期施工”的导流方式；二期导流设计流量381m3/s，利用围堰挡水、底孔泄流的导流方式；三期施工导流采用大坝挡水，底孔泄流；四期施工导流，围堰挡水。施工洪水成果见表1。

表1施工洪水成果表

3施工导流建筑物设计

3.1一期工程导流建筑物设计

一期工程施工1~16坝块、永久底孔、二期纵向混凝土围堰，施工至高程653m。

一期工程导流采用“束窄河床、分期导流”方式，土石围堰挡水、利用右侧河道泄流。一期导流设计流量381m3／s。

一期导流围堰顶高程由河底高程、正常水深、雍水高度和安全加高值确定。

正常水深按明渠均匀流公式计算：

式中：Q―设计导流流量（m3／s）；

m―渠道边坡系数，取为2.0；

b―渠道底宽(m)，取为110m；

n―糙率，取为0.025；

i―设计纵坡，取为2.0‰；

h0m―正常水深比，h0m＝h0/b。

经计算，明渠均匀流的正常水深h0为1.5m。

上游壅水高度Z按淹没宽顶堰公式计算：

式中：Ve－进口断面处流速；

-流速系数，取0.8；

V0-行进流速；

g-重力加速度；

经计算，上游壅高水深Z为0.42m，取0.5m。

一期围堰顶高程为：河底高程+正常水深+雍高水深+堰顶安全加高值＝647+1.5+0.5+0.5＝649.5m。

一期围堰为土石围堰，围堰断面型式为梯形断面，围堰顶高程为649.5m，围堰顶宽15m，边坡1:2.0，围堰高度2.5m，迎水面采用0.5m厚干砌石护坡，围堰长700m。采用0.4m混凝土防渗墙防渗，防渗墙嵌入基岩1m。

3.2二期工程导流建筑物设计

二期工程施工17~32坝块，二期工程施工至坝高程653m。

二期工程导流采用围堰挡水、2孔永久底孔与4孔临时导流底孔泄流的方式，二期导流设计流量381m3／s。上游横向围堰与上游混凝土纵向围堰连接、下游横向围堰与永久底孔导流墙相接。临时底孔位于11和12坝块，每个坝块设2孔3.0×3.0m底孔，底孔进口底板高程647m，底孔四周为2m厚常态混凝土,底孔出口设1.0m厚铅丝石笼防冲。6孔泄流底孔调洪成果见表2。

表26孔泄流底孔导流调洪成果

上游围堰堰顶高程确定：由底孔导流调洪成果可知，10年一遇381m3/s流量的最高洪水位为652.09m，围堰堰顶安全加高值取0.5m，确定上游围堰堰顶高程为652.59m。

上游纵向围堰采用碾压式混凝土围堰。纵向上游碾压混凝土围堰与16坝块相接，围堰顶高程652.59m，围堰顶宽5m，围堰高30.6m，1:0.5边坡，长60m，在围堰底部进行固结灌浆，灌浆入岩深度15m，孔距1.5m。

上游横向围堰为土石围堰，围堰断面型式为梯形断面，围堰顶高程为652.59m，围堰顶宽15m，边坡1:2，围堰高度6.59m，迎水面采用0.5m厚干砌石护坡，围堰长300m，采用0.4m厚混凝土防渗墙防渗，防渗墙嵌入基岩1m。

下游横向围堰堰顶高程确定：根据河道水位流量关系加堰顶安全加高值确定（水位流量关系见表1）。所以下游横向围堰堰顶高程为：10年一遇洪水位+堰顶安全加高值=644.28+0.5=644.78m。

下游横向围堰为土石围堰，围堰断面型式为梯形断面，围堰顶高程为644.78m，围堰顶宽15m，边坡1:2，围堰最大高度1m，迎水面采用0.5m厚干砌石护坡，围堰长250m，采用0.4m混凝土防渗墙防渗，防渗墙嵌入基岩1m。

3.3三期工程导流建筑物设计

三期工程施工利用建好的大坝挡水，6孔底孔泄流，施工高程653m以上部分。

3.4四期工程导流建筑物设计

四期工程施工首先进行封堵临时导流底孔，然后进行四期围堰填筑，围堰施工完毕后进行电站施工。

四期导流工程利用下游横向围堰挡水保护电站施工。电站施工时大坝具备蓄水功能，四期导流围堰顶高程按照现状水深、安全超高值计算。围堰布置在大坝下游，一侧接永久底孔导流墙、另一侧接左岸坡地。挡水围堰为土石围堰，围堰断面型式为梯形断面，围堰顶高程为643.5m，围堰顶宽6m，边坡1:2，围堰最大高度2.5m，迎水面采用0.5m厚草袋土护坡，围堰长100m，土工膜防渗。

4结语

（1）坝址区河道较宽，采用分期束窄河床的方式导流，具有便利条件，比较合理。

（2）工程一期、二期导流采用全年导流，在冬季寒冷、时间长的不利施工条件下，能够充分利用可施工时间，保证工程顺利完成。

（3）工程采用永久底孔与临时底孔结合泄流、二期下游纵向围堰和四期围堰利用永久底孔导流墙、三期导流利用大坝挡水，充分做到永临结合，节省投资。

参考文献：

[1] SL303-2004，水利水电工程施工组织设计规范.

[2] 水利电力部水利水电建设总局，水利水电工程施工组织设计手册.

[3] 武汉大学水利水电学院，水力计算手册.

第2篇

中图分类号：U213.1+3 文献标识码：A

1 工程概况

金龙沟料场为原二滩电站人工骨料场开采剩余部分，位于二滩电站左岸坝肩上游金龙沟谷坡左侧，距二滩大坝直线距离约700m，距桐子林电站19km。料场右侧紧邻金龙山滑坡。分布高程1330～1600m，料场区总面积约0.1km2，地质储量约670万m3。

料场边坡岩体主要发育四组裂隙，使得边坡产生了垮塌。边坡垮塌前（2010年9月15日），当桩号约0＋00～0+35m段开挖至高程1562m，出露一沿④组随机发育的缓倾坡外的泥化夹层，夹层长约30m，宽3～10cm，2010年9月29日边坡巡视发现其上层已相对下层错动约30mm，之后坡脚反压，未能进一步观察其错动情况。垮塌后发现坡体后缘山脊附近沿①组裂隙分布有一裂隙密集带，带宽约1～1.5m，全强风化、卸荷作用强烈，带内充填泥及岩块、岩屑。未垮塌段边坡根据先导孔k1、k2、k3、k4揭示情况表明，弱风化岩体中沿陡倾坡外①组裂隙发育全强风化夹层，微新岩体中偶发育有全强风化夹层。

垮塌段（桩号0-30m~0+90m）补充了先导孔K5，根据钻孔及垮塌部位揭示的工程地质条件，本文进行了边坡稳定性分析，给出了设计方案，同时，根据新的开采规划，确定了支护处理方式。

2 边坡稳定性计算方法及工况

边坡上作用的荷载主要有：自重、外水压力、地下水压力、加固力、地震惯性力等。其中，地震惯性力按《水工建筑物抗震设计规范》DL 5073-1997的规定，并参照《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001的相关规定计算。料场区50年超越概率10%的烈度值为7.2度（相当于地震基本烈度Ⅶ度），基岩水平动峰值加速度为121cm/s2（0.123g）。

遵照《水电水利工程边坡设计规范》DL/T 5353-2006的规定的两类作用组合、三种设计工况，结合本工程边坡的不同工作状态，有天然状态、天然状态+暴雨（孔隙水压力系数取0.1）、天然状态+地震（水平地震加速度为0.123g，分布系数取0.25）三种工况。

根据原二滩电站金龙沟料场人工骨料试验资料，地质提供的建议地质参数（C、f值）采用地质建议参数的高值进行边坡稳定分析计算。

3边坡稳定分析计算成果

使用Slide软件进行边坡稳定分析计算，采用Bishop法方法，同时，选用Morgenstern-Price法作为辅助方法。I-2区(垮塌区)的典型剖面（LP2-2剖面）的稳定分析成果如下：

模式1在天然工况、天然+暴雨、天然+地震三种工况下的稳定性系数分别为2.355、2.280和2.289。模式2在三种工况下的稳定性系数分别为1.135、1.079和1.091。

见I-1区(未垮塌区)的典型剖面（LP15-15剖面）的稳定分析成果如下：

模式1在天然工况、天然+暴雨、天然+地震三种工况下的稳定性系数分别为2.054、1.994和1.995。模式2在三种工况下的稳定性系数分别为1.037、1.025和1.000。模式3在三种工况下的稳定性系数分别为1.175、1.152和1.133。

已经施工的加固措施后（主要为锚索加固方案）边坡的稳定情况如下：

模式1在天然工况、天然+暴雨、天然+地震三种工况下的稳定性系数分别为2.061、2.000和2.002。模式2在三种工况下的稳定性系数分别为1.076、1.063和1.034。模式3在三种工况下的稳定性系数分别为1.250、1.223和1.205。

以上计算成果表明：

（1）对于垮塌区典型剖面LP2-2，由于滑动模式一的安全系数较高，所以垮塌区边坡整体失稳的可能性较低；但开口线一带为岩体松弛，地质条件较差，滑动模式二在持久工况、短暂工况和偶然工况下的安全系数较低，存在局部失稳的可能，须采取必要的支护措施对垮塌区开口线附近的岩体进行支护。

（2）对于未垮塌区典型剖面LP15-15，未考虑已施工锚索对边坡的加固作用时，由于滑动模式一的安全系数较高，所以未垮塌区边坡整体失稳的可能较低；但开口线一带地质条件较差，滑动模式二在持久工况、短暂工况和偶然工况下的安全系数较低，存在局部失稳的可能。

EL1594m-1636m的锚索施工完成后，相对于天然边坡（未采取任何支护措施），支护后的边坡的安全系数有一定的提高，但未垮塌区边坡的滑动模式二在持久工况、短暂工况和偶然工况下的安全系数较高仍不能满足规范要求。因此，须采取必要的支护措施对未垮塌区开口线附近的岩体进行支护，以保证施工期和运行期的安全。

4加固措施

通过对边坡的稳定性分析成果来看，垮塌区和未垮塌区边坡的整体稳定性较好，但由于开口线附近岩体松弛，地质条件交差，存在局部失稳的可能，需要加强EL1520m至料场规划开口线区域的支护，随机布置长度为45/60m的2000KN锚索和长度为30/40的1000KN锚索、下倾角10°。坡面上随机布置锚杆（Ф32、L=9m），马道内侧布置排水沟（断面65cm×45cm，C20砼，厚15cm）。对于EL1520m以下区域，根据具体地质条件考虑随机锚杆及随机锚索支护。坡面上布置2000kN锚索，间排距8×7m、锚索深度45/65m间隔布置、下倾角10°、矩形布置；坡面上布置系统锚杆（Ф25/28、L=4.5/6m、间排距2×2m、矩形布置）、挂网（φ6.5@15×15cm）、喷护（C20砼、厚度15cm）、排水孔（φ50、L=4m、仰角5°、间排距3×3m、矩形布置）；马道内侧布置排水沟（断面65cm×45cm，C20砼，厚15cm）。

参考文献

[1] 丁参军，张林洪，于国荣，张永祥. 边坡稳定性分析方法研究现状与趋势 [J] .水电能源科学，2011 ，29(8) : 112~114.

[2] 周静修. 金龙沟滑坡整治工程 [J] .路基工程，1991 ，5 :26~31.

[3] 中国水利水电出版社编. SL274-2001碾压式土石坝设计规范[S] . 北京：中国水利水电出版社，2002. SL274-2001

第3篇

关键词：滑坡；水库；塌岸；影响

1 工程概况

水洛河新藏水电站位于四川省凉山州木里县境内，电站采用引水式发电，初拟装机容量186MW。目前正处于勘测设计阶段。拟设计大坝壅水高15m，正常蓄水位为2169m，水库长2.2km，库容约138.9万m3。大坝上游发育一古滑坡（沾固滑坡），滑坡总体方量约50万m?，位于库区内，距离坝轴线约750m，正常蓄水位正好位于滑体的中下部。滑坡的稳定性关系到水库的运行和大坝的安全，所以分析其稳定性是非常必要的。

2 滑坡特征

沾固滑坡位于大坝上游约750m。滑坡顺河分布，前缘宽约200m，地形总体前陡后缓，呈明显的圈椅状，前缘坡度30～40?，后缘坡度20～30?。滑坡前缘抵达河床，后缘高程为2260m，滑体长约210m，推测平均厚约15～20m，总体方量约50万m3。滑体成分以灰色、灰黄色碎砾石土为主，其中碎砾石含量约沾40～45%，粒径一般2～5cm，母岩岩性为蚀变安山岩，多呈弱～微风化，棱角～次棱角状，其余为粉土，结构松散～稍密。滑坡后缘岸坡以崩坡积堆积体为主，推测厚度3～5m。下覆为基岩，岩性为三叠系下统领麦沟组（T1l）灰绿色蚀变安山岩夹凝灰质板岩、少量薄层灰岩。据试验资料表明，岩石饱和抗压强度为49～77MPa，平均为60MPa，软化系数0.68～0.83，属坚硬岩，岩石抗风化能力较强。根据地质调查结果表明：滑体物质大部分进入到离河面高约50m的公路高程及其以下部位，滑坡前缘抵达河床，滑坡体中后缘零星可见基岩滑床出露；后期沿线公路修建挖除了部分公路高程的滑体物质，未见新增的滑坡拉裂缝，该滑坡现状整体稳定性较好。

3 滑坡稳定性计算

3.1 整体稳定性计算

根据《水电水利工程边坡设计规范》（DL/T5353-2006），该段边坡可定义为可能发生滑坡危及2级建筑物安全的A类II级边坡。按规范要求，边坡安全系数要求分别为持久状况1.25～1.15，短暂状况1.15～1.05，偶然状况1.05。

边坡稳定计算时选取了1-1、2-2两条前缘地形较陡，且覆盖层较深并具有代表性的断面作为计算剖面，计算荷载包括自重（浸润线以下为饱和容重，以上为天然容重）、孔隙水压力、地震惯性力等。各土层材料计算参数按土工试验成果并类比其它工程采用，详见表1。

各部位边坡稳定安全计算分析工况分别按蓄水前正常工况、降雨工况（考虑岩体饱和）和地震工况及蓄水后正常蓄水工况、库水降落工况、蓄水+降雨工况、蓄水+地震工况。计算程序采用水利水电科学研究院陈祖煜教授编制的《土质边坡稳定分析系统Stab》，按刚体极限平衡分析方法进行计算，采用计分块力平衡及分块力矩平衡的摩根斯坦-普瑞斯法，对其蓄水前后库岸不采取任何支护措施的前提下，在各种工况下的安全性作出评价。对于地震情况的核算，采用《水工建筑物抗震设计规范》DL5073-2000中规定，考虑加速度为多边形分布的水平与竖向地震惯性力影响。计算剖面见图1、图2，计算结果见表2。

通过上述计算成果分析：

（1）滑坡在天然状况（水库蓄水前）、水库正常蓄水位两种工况时对应持久状况，边坡设计安全系数应该大于1.15。据此判定该边坡在天然状况满足规范要求。

（2）天然状况（水库蓄水前）+遭遇暴雨、水库正常蓄水+遭遇暴雨等工况时对应短暂状况，边坡设计安全系数应该大于1.05。两个计算剖面满足规范要求。

（3）天然状况（水库蓄水前）+地震、正常蓄水位+地震两种工况对应偶然状况，边坡设计安全系数需要达到1.05，两种工况计算满足要求。

（4）由于水库壅水不高，加上该段库岸堆积体渗透系数较大，堆积体前缘土体厚度较小，排水条件好，库水位的降落速度小于坡积体的渗透系数，库水降落时边坡内的水位可以自由排出，自坡内向坡外的渗透力作用较弱，库水位下降对边坡的安全系数影响不大。

综合上述计算结果表明：滑坡在蓄水前在自然状态下整体处于稳定状态，水库蓄水运行后假设库岸不采取任何处理措施前提下，各种不利工况下稳定性系数大多大于规范允许值，综合所有计算工况结合宏观定性分析认为，水库蓄水后，岸坡整体稳定。

3.2 浅表部塌岸分析

通过3.1计算结果显示，水库蓄水后前缘壅水高度约15m，对该滑坡整体稳定影响较小，但滑坡表层土体较松散，且植被不发育，库水位变化及涌浪的影响，浅表部可能存在塌岸现象。下面对水库运行对滑坡塌岸进行分析。

塌岸宽度预测是将松散堆积层岸坡视为均质岸坡，采用图解法或E・Г・卡丘金于1949年提出的库岸最终塌岸预测宽度计算公式，见式1，参数采用工程类比法。计算结果见表3。

St=N[（A+hB+hP）cotα+（ hs -hB） cotβ-（B+hP） cotγ] （式1）

式中：St―塌岸宽度（m）； N―与土颗粒大小有关的系数；

A― 库岸水位变化（m）；B― 正常高水位与非结冰期间的低水位之差；

hB―浪击高度或爬高m； hP―暴风时波浪的影响深度；

hs―保证率为10%～20%的最高水位以上的岸高； α― 岸坡水下稳定坡角（°）；

β―岸坡水上稳定坡角（°）； γ― 原始岸坡坡角（°）。

塌岸计算结果表明：预测塌岸总方量约8～10万m3。由于水库为日调节型水库，枯水季节水库调节时水位来回频繁变动，塌岸速率较快，导致短期内塌岸入库的方量可能较大，不仅侵沾有效库容，而且塌岸造成边坡后退，易引起岸坡下部及前缘出现牵引变形，影响岸坡整体稳定，对水库正常运行有较大影响，因此水库蓄水前应对塌岸预防采取适当处理措施。

4 结语

根据以上计算分析结果表明：

（1）滑坡在蓄水前、蓄水后及地震工况下安全系数均能满足规范要求，因此水库蓄水后滑坡整体稳定性较好，对水库运行不构成影响。

（2）滑坡表层土体较松散，浅表部存在存在塌岸现象，预测塌岸总方量约8～10万m3，对水库正常运行有一定影响，因此建议在水库蓄水前采取工程处理措施。

参考文献：

[1]郭志华，周创兵.库水位变化对边坡稳定性的影响[J].岩土力学，2005（10）：29-32.

[2]何良德，朱筱嘉.水库塌岸预测方法述评[J].华北水利水电学院学报，2007（04）：69-72.