NB/T 10512-2021 水电工程边坡设计规范.pdf

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NB/T 10512-2021 水电工程边坡设计规范.pdf

4.0.1根据近期统计资料,在226个边坡中有106个是枢纽工程区开挖边坡,72 个是水库边坡,48个是河道边坡。水电工程边坡基本可以分为A类枢纽工程区边 坡、B类水库边坡和C类河道边坡(对本工程有影响的)三类。在充分征求意见 基础上,本次修订工作增加了C类河道边坡及相关规定。B类水库边坡与C类河 道边坡因研究对象或梯级水电站的不同,以及时间因素的变化,可能出现相互转 换。

4.0.2枢纽工程区边坡以大坝和厂房等各种水工建筑物开挖边坡为主,以港航、 泵站、房建等建筑物边坡和桥梁、交通、码头、过鱼和过木设施、渠池涵槽及调 压设施、河道护岸、输电塔架等构筑物边坡为辅,同时也存在不稳定或潜在不稳 定自然边坡。经分析论证,边坡失事仅对建、构筑物正常运行有影响而不危害建 筑物安全和人身安全的,其边坡级别可以降低一级。与建筑物相比,构筑物失事 造成生命损失的概率极低,因此同等条件下构筑物边坡的安全级别可以低于建筑 物边坡。

物边坡。 4.0.3滑坡和水库及河道蠕变边坡在地质报告中都有明确的说明。需要分析和治 的通地式左不移宝边址 左相声的地察一述於次州一经风险分析一确漏过

大中型燃煤电厂烟气污染物控制技术与研究4.0.3滑坡和水库及河道蠕变边坡在地质报告中都有明石

理的滑坡或潜在不稳定边坡有相应的勘察、试验资料。经风险分析,确认通过安 全监测可以预测、预报,并能够采取有效措施对其失稳进行防范的水库及下游河 道蠕变边坡或潜在不稳定边坡,其安全级别可以降低。 4.0.5~4.0.6根据近期统计资料,现有边坡持久状况的单一安全系数法安全系数 取值:60个枢纽边坡中,设计安全系数为1.2至1.3的为49个、占82%,小于 1.2的7个、占11%,大于1.3的共4个、占7%;19个水库边坡中,设计安全系 数为1.1至1.25的为17个、占90%,小于1.1的1个、大于1.25的1个、各占 5%;17个河道及其他边坡中,设计安全系数为1.05至1.20的为13个、占76%, 小于1.05的1个、占6%,大于1.20的共3个、占18%。 本规范表4.0.5中安全系数给出范围值。同等条件下,相对而言,安全系数 对于工程边坡较自然边坡取高值,回填边坡较开挖边坡取高值,岩质边坡较土质 边坡取高值,顺层边坡较逆层边坡取高值;永久边坡较临时边坡取高值,前期研 究阶段较后续实施阶段取高值,环境条件不明情况较清晰条件取高值;计算假定 常规者较保守者取高值:三维分析较二维分析取高值

5边坡结构与失稳模式分析

5.1.2边坡设计的重点是首先明确哪些地段的边坡需要做稳定分析和相应的治 理设计。这在工程地质勘察报告和图纸中一般都有较明确的结论。工程地质分析 般为定性方法,其结果反映为边坡稳定性评价。这些定性评价是进一步定量分 析的前提,并非所有边坡都必须计算分析,更不是所有边坡都必须治理或加固,

5.2.3将土质边坡划分为均质土边坡、非均质土边坡和特殊性土边坡。

在表B.0.2中增加了层状土及多年冻土。

其参数反演对于稳定分析有重要意义。根据地表特征、勘探洞或勘探孔中破碎带

位置和监测资料,如钻孔测斜仪、多点变位计等记录资料,可以基本建立包括边 界条件和物理力学参数的确定性模型。 对于非滑动模式破坏的边坡需查明其分布范围,以定性或半定量分析方法分 析其可能破坏型式,确定其设计原则和治理方案。 5.2.5失稳后边坡实际即破坏后堆积体边坡,这种堆积体包括滑坡、塌滑、崩滑 和崩塌堆积体。其稳定问题包括整体滑动和局部滑动稳定。除确定其整体滑动面 外,还需了解其较大的内部错动面位置

5.3边坡稳定性初步判别

作为安全储备,一般潜在不稳定岩土体按二维计算。边坡稳定计算剖面需平行滑 动方向,滑动方向需根据实测的平均位移方向,或根据滑动面或楔形体底面交线 的倾向确定。每个代表性剖面要有其明确代表的区段范围。一个大型边坡或滑坡, 其各区段滑动方向不尽相同,代表性剖面也不尽平行。 5.5.3工程地质部面一般采用正常的等比例尺作图。垂直和水平方向的变比例尺 歪曲了地形形状和结构面产状,不采用

6.1.1滑动破坏类型的边坡稳定计算分析方法相对成熟。倾倒和溃屈都会形成岩层 的折断,倾倒岩体不一定伴随有滑动,溃屈岩体一般伴随有滑动或崩塌。 6.1.2~6.1.3溃屈会形成岩层的折断,一般伴随有滑动或崩塌。对于溃屈和崩塌 破坏还没有成熟的分析计算方法。 6.1.4鉴于岩土体条件的复杂性,对边坡进行稳定性评价时,需要充分了解边坡 在各种条件及状况下的稳定性。工程高边坡施工期一般都要进行分段开挖和加固 的稳定性分析,并需要满足短暂状态的安全系数要求。按治理措施的实施步骤逐 步对边坡稳定性作分析计算,在许多大型边坡如TSQ二级、XLD工程边坡不同 处理阶段分析都有很好的经验。这可以减少处理量并解决好边坡的临时性支护和 持久性稳定评价问题。 6.1.5根据监测资料、地质编录及巡视、安全巡视获取的边坡信息,进行边坡稳 定性复核,增减或改变处理措施可以使设计更加合理。 6.1.6边坡稳定分析收集的基本资料中,除规范所列的工程地质平、部面图等工 程地质资料以外,还需重视收集边坡现场调查资料,如边坡岩体的张裂隙、结构 面的擦痕等资料。

6.1.1滑动破环类型的边坡稳定计算分析方法相对成熟。倾倒和溃屈都会形成岩层 的折断,倾倒岩体不一定伴随有滑动,溃屈岩体一般伴随有滑动或崩塌。 6.1.26.1.3溃屈会形成岩层的折断,一般伴随有滑动或崩塌。对于溃屈和崩塌 破坏还没有成熟的分析计算方法

6.1.4鉴于岩土体条件的复杂性,对边坡进行稳定性评价时,需要充分了解边坡 在各种条件及状况下的稳定性。工程高边坡施工期一般都要进行分段并挖和加适固 的稳定性分析,并需要满足短暂状态的安全系数要求。按治理措施的实施步骤逐 步对边坡稳定性作分析计算,在许多大型边坡如TSQ二级、XLD工程边坡不同 处理阶段分析都有很好的经验。这可以减少处理量并解决好边坡的临时性支护和 持久性稳定评价问题。 6.15根据监测资料、地质编录及巡视、安全巡视获取的边坡信息,进行边坡稳

持久性稳定评价问题。 6.1.5根据监测资料、地质编录及巡视、安全巡视获取的边坡信息,进行边坡稳 定性复核,增减或改变处理措施可以使设计更加合理。 6.1.6边坡稳定分析收集的基本资料中,除规范所列的工程地质平、剖面图等工 程地质资料以外,还需重视收集边坡现场调查资料,如边坡岩体的张裂隙、结构 面的擦痕等资料。

6.2边坡上的作用及其作用组合

6.2.1正在施工的边坡上若有大型机械设备,可能对边坡稳定是不利的,如果需 要计入机械设备的重量,可以在自重中考虑。 6.2.2所谓水库水位骤降是指地下水排出速度较慢,地下水位下降速度小于库水 位下降速度,坡体内孔隙水压力来不及消散引起边坡稳定性下降。对于峡谷型水 库更易造成库水位骤降,这种情况危害较大。由于库水位下降的同时地下水位也 在下降,因此需按不稳定性渗流计算确定地下水压力。 水库边坡有其特殊性:其一是在初期蓄水甚至是大坝施工围堰挡水期间,水 文地质条件发生较大改变,库水向库岸内渗流并引起地下水位雍高,岩土体物理 力学特性也将变化;其二是水库运行期间,库水位的调节变化将改变边坡内地下 水渗流状态并影响边坡稳定性。水库一般均有防洪作用,每年汛前要腾出调节库

6.2.1正在施工的边坡上若有大型机械设备,可能对边坡稳定是不利的,如果需 要计入机械设备的重量,可以在自重中考虑。

6.2.1正在施工的边坡上若有大型机械设备,可能对边坡稳定是不利的,如果需

容,库水位在短期内有大幅度的降落,汛期洪水也有暴涨、暴落的情况。有些多 泥沙河流,也常有泄流冲沙的运行情况。这些都可能引起地下水作用的强烈变化, 导致边坡失稳或老滑坡剧烈活动。边坡稳定性分析必须对水库调度和洪水涨落规 律情况进行了解,在此基础上对地下水非稳定渗流条件作必要的分析计算或假设 泄洪雨雾作用边坡是水电工程独有的边坡类型。泄洪雨雾的影响范围和强度 分布与泄洪水头、流量、地形、风向等有密切关系,其研究已超出本规范范围。 泄洪雨雾渗入岸坡后,常在滑面或软弱夹泥层上盘形成上层滞水,滑面岩土力学 强度明显降低,再加上裂隙水压力的作用,发生滑坡。实际岩体内天然地下水位 可能远低于滑面位置。这种情况要求以具有上层滞水的地下水渗流模型进行稳定 分析。对于我国多雨的南方,老滑坡内的上层滞水可能早已存在,泄洪雨雾主要 引起短期超高地下水位,其对边坡影响可能与北方干旱地区不同,要结合当地降 雨和水文地质条件进行具体分析研究。 6.2.3加固力是增加的抗滑力或抗倾力,边坡表层系统锚固一般属于坡面保护措 施,不视为加固力。加固力可以分解成与滑面正交的法向分力和与滑面平行的分 力;当与滑面平行的分力和滑动方向一致时,此分力作为下滑力考虑。 6.2.4水工建筑物一般从VI度开始出现地震损害,设计烈度为VI度时,抗震计算 不会起控制作用,对于水电工程边坡设计也是如此。 原规范中未具体规定边坡的抗震设防类别和抗震设防标准。本次规范修订调 研了国内近年设计的61个水电工程边坡,25个A类1级边坡中19个采用了50年超 越概率5%以上的抗震设防水准,占比达76%,无按100年超越概率2%设防的案例, 仅两个地震动参数不高的工程对A类I级边坡在按50年超越概率5%进行抗震计算 后,另对少量边坡按100年超越概率2%的标准进行了复核;36个A类II级及以下、 B类I级及以下的边坡中,29例采用了50年超越概率10%的设防标准,占比80.6%。 对于11个B类I级边坡,有8例采用了50年超越概率10%的设防标准,占比72.7%; LY水电站XZR堆积体、ET水电站JTG谷坡、GD水电站坝前左岸覆盖层堆积体3例边 坡采用了50年超越概率5%的设防标准。 本次修订过程中,收集整理了39个工程的水平向地震动参数,50年基准期超 越概率5%的水平向地震动峰值加速度在0.11g~0.367g范围内,平均为0.198g, 18例属VI度,21例属VI度;而100年基准期超越概率2%的水平向地震动峰值加速

容,库水位在短期内有大幅度的降落,汛期洪水也有暴涨、暴落的情况。有些多 泥沙河流,也常有泄流冲沙的运行情况。这些都可能引起地下水作用的强烈变化, 导致边坡失稳或老滑坡剧烈活动。边坡稳定性分析必须对水库调度和洪水涨落规 建情况进行了解,在此基础上对地下水非稳定渗流条件作必要的分析计算或假设 泄洪雨雾作用边坡是水电工程独有的边坡类型。泄洪雨雾的影响范围和强度 分布与泄洪水头、流量、地形、风向等有密切关系,其研究已超出本规范范围。 泄洪雨雾渗入岸坡后,常在滑面或软弱夹泥层上盘形成上层滞水,滑面岩土力学 强度明显降低,再加上裂隙水压力的作用,发生滑坡。实际岩体内天然地下水位 可能远低于滑面位置。这种情况要求以具有上层滞水的地下水渗流模型进行稳定 分析。对于我国多雨的南方,老滑坡内的上层滞水可能早已存在,泄洪雨雾主要 引起短期超高地下水位,其对边坡影响可能与北方干旱地区不同,要结合当地降 雨和水文地质条件进行具体分析研究

震峰值加速度取为水平地震峰值加速度的2/3×1

6.2.6边坡工程设计三种设计状况是沿袭水工设计传统而来,且与《

6.3岩土体剪切强度取值分析

6.3.1水电工程岩土力学参

近,但也有很多工程Hoek一Brown准则得出的参数与国内设计经验参数也无法完 全对应。 根据《工程建设标准编制指南》规定“附录应属于标准的组成部分,其内容 具有与标准正文同等的效力”,要求不再出现资料性附录;且考虑到边坡岩土体 力学参数的标准值确定在相关的勘察规范中已有明确规定,目前国内部分工程将 使用GSI(或RMR)确定抗剪断强度指标作为一种补充手段。有些工程岩体采用 GSI(或RMR)确定抗剪断强度指标与国内经验取值相差较大,仍然要结合岩体 质量分级和试验成果,综合分析后确定抗剪强断度参数。因此经研究,本次修订 删除了原规范附录H(资料性附录)确定各向同性节理岩体抗剪强度的RMR法 与GSI系统。 6.3.5~6.3.6土质边坡的抗剪强度要结合实际加载情况、填土性质和排水条件选 择。人工填土土坡稳定分析可参照土石坝设计规范执行。天然土坡的稳定分析采 用排水剪试验强度指标,用有效应力法分析。 6.3.7在稳定分析的部面上进行反演力学参数时要注意两点:一是参照类似结构 面的力学特性,合理分配摩擦系数和凝聚力参数;二是二维分析中主部面反演出 的强度参数一般高于滑面较浅的辅助部面反演出的强度参数,需合理取用 在使用反演参数对边坡进行分析时要适当进行折减,一般乘以0.8的折减系 数。以二维分析方法反演得到的参数不用于三维分析计算,反之亦然,

6.3.7在稳定分析的部面上进行反演力学参数时要注意两点:一是参照类似结构

6.4边坡抗滑稳定分析

6.4.2上限解和下限解是引自岩土塑性力学极限分析的概念,用于边坡稳定分析 可以作如下表述:对于滑动破坏模式,如果沿滑面达到极限平衡,且假定滑体内 的应力状态都在屈服面内,则相应的安全系数一定小于真实的相应值,此即下限 解;传统的圆弧法如瑞典法、简化毕肖普法,和非圆弧滑面的陆军工程师团法、 摩根斯坦一普莱斯法、传递系数法等属于此类。对于滑动破坏模式,相应于某 办调的位移场,如果确保滑面上和滑体内错动面上每一点,均达到极限平衡状态, 则相应的安全系数一定大于或等于相应的真值,此即上限解;萨尔玛法、潘家钧 分块极限平衡法和能量法(EMU法)属于此类。 上限解法需要满足滑动岩体内部也同时达到临界平衡的假定条件,得出安 全系数可能偏高,要谨慎使用;对于内部变形耗能可以忽略的滑动岩体一般采用

偏于保守的下限解法较为可靠。下限解法中的传递系数法在滑坡后缘较陡时计算 结果可能偏高,要予以注意。 6.4.3在边坡设计方面,数值分析技术经过了多年的探索和实践,已有了长足的 发展,并取得了丰富的研究成果,已在大量的工程中得到应用。目前,应用于具 体工程实例分析的数值分析方法主要有:有限元法、离散元、块体理论、DDA法 流形元法、边界元法、快速拉格朗日法等。 强度折减法是通过降低岩土体或滑带强度,使系统达到不稳定状态。其优点 是充分考虑了分析域的复杂形状及边界条件、岩土体的非均质和不连续性、岩士 体的各种本构关系以及变形对应力的影响;可以计算出岩体的应力、应变大小; 避免了极限平衡分析法将滑体视为刚体而过于简单化的缺点,同时它可以近似地 根据应力、应变规律去分析边坡的变形破坏机制。有限元强度折减法原理:不断 降低岩土体c'、Φ值,直到破坏。需说明的是,考虑岩土材料自身本构特性,折 减系数过大时会造成c'、Φ值不相匹配,可能导致计算结果失真。

6.4.5同一边坡不同剖面计算出的安全系数不同,一般滑面较浅的计算剖面安全 系数较高。不能以简单平均方法求整体安全系数,否则可能导致安全系数偏大的 误差;也不能简单取计算剖面中安全系数最低值,导致工程处理量偏大,

上限解法中萨尔玛法和潘家铮分块极限平衡法原理相同,但解法不同,两者在 文献上几乎同时发表,前者因有现成程序而得到较多的应用。本规范认为:对于 等合上限解条件的边坡,两种方法均可使用,能量法也可采用。对于安全系数接 近设计安全系数的情况,建议采用两种以上方法分析计算,按照上限解或下限解 的物理意义选择在理论上最接近实际情况的安全系数,不能简单地取不同方法计 算的安全系数最低值、最高值或平均值。 边坡稳定分析经验证明:下限解中摩根斯坦一普莱斯法以及与其假设条件相 司的通用极限平衡法(GLE)、陈一摩根斯坦法等,既考虑力矩平衡又考虑力平 衡,属于严格解法,本规范推荐使用。传递系数法在西方(除前苏联外)工程界 未见使用,但在我国铁路、建筑等行业均广泛使用,积累了较丰富的经验,该方 法在后缘滑面较陡时可能发生误差,但是对岩质边坡影响较小,本规范充许使用 这两种方法

简单楔形体即所谓双面滑动块体,可按EHoek所著的《岩石边坡工程》所附 解析公式或图解法求解安全系数。 6.4.8土质边坡抗滑稳定分析方法。 1砂性土、碎石或砾石堆积物内部一般为平面破坏,安全系数可以按下式计算:

K = tang'/ tan F

式中:β'一一内摩擦角或自然休止角(° β一一坡角(°)。 圆弧型破坏稳定分析理论和经验证明,瑞典圆弧法计算的稳定系数明显偏低, 不采用;简化毕肖普法考虑力矩平衡和垂直力平衡,对于垂直分条之间的传力分 布方式不敏感,其解接近严格解,本规范推荐使用。 对于紧密土体或堆积物内部发生破坏,在滑动破坏同时将发生内能消耗,可 以使用属于上限解的能量法

6.5边坡抗倾稳定分析

由于边坡倾倒问题的复杂性,大多将非连续数值分析方法作为分析边坡倾倒 破坏的有效手段,极限平衡法计算的工程实例相对较少。根据调研资料,采用本 规范G.2规定方法对LT、CM、TSQ、LHK等工程倾倒边坡分析得到的安全系数的 实际经验,在目前没有更多经验的条件下,尚不能明确倾倒边坡的设计安全系数 标准。

6.6边坡应力应变分析

6.6.1对边坡进行应力一变形分析有利于对变形和渐进破环机理的分析,有利于 加固设计。因此规定对重要的和地质条件复杂的边坡应辅以有限元法或其他数值 方法的分析,如有限元法、离散元法、块体元法、有限差分法、流形元法等。 6.6.2应力应变分析的计算范围要根据边坡自重应力场分布情况确定。一般来说 对峡谷区峻坡和悬崖,顶部包括坡顶分水岭;对于斜坡、陡坡,可以取大致为所 研究边坡的1倍坡高:顶部分水岭很远,边坡中部有较宽平缓地形而所研究坡体

范围位于边坡下部时,计算范围顶部可以仅包括平缓地形部分;坡高小于400m 时,分析范围包括河谷底部以下所研究边坡1/2坡高的深度,当坡高大于400m 时,可以按谷底以下200m确定;当所研究坡体范围达到谷底以下时,计算范围 要包括对岸边坡,以研究河谷底部应力场和位移场的情况。

6.6.3有限元分析网格划分一般原则是

7.1.1本条规定的核心是失稳风险分析和效益与投资经济分析,明确是否进行治 理、如何治理和治理目标。 近年来,边坡治理和加固的新技术、新结构、新材料、新工艺层出不穷,应 用这些新成果时,需论证其技术可行性和经济合理性。 7.1.2在确定必须治理后,要划分区域,明确各区治理目标和治理标准。治理目 标是指边坡要达到的形象目的和定性的稳定程度,必须保证长期稳定或一定时期 稳定的范围和允许一定程度的局部破坏范围;治理标准是指各区要达到的设计安 全系数。 边坡加固工程是复杂的岩土工程,设计人员必须对地质条件和施工过程有充 分了解。要综合利用不同类型的抗滑结构,充分发挥其各自的优势;但在选型上 又不能过于复杂,造成材料、设备、施工工艺的多样性,给施工带来困难。 7.1.3工程实践证明,采用改变坡形、上部减载和降低地下水位是简单易行且行 之有效的措施。规模较小的不稳定岩土体、堆积体和滑坡,考虑全部挖除,厚度 较大的不稳定岩土体、堆积体和滑坡,要首先研究改变坡形增加稳定性的可能。 根据坡体上、下方需要保护对象的不同情况,结合结构布置和地形条件,可以采 用开挖减载、削缓坡度、坡脚压重、减载与压重相结合等土石方工程提高边坡的 稳定性。土石方的挖方、填方位置、形状和方量通过稳定分析计算加以论证。压 脚填方土体保证坡脚地下水的排泄顺畅,否则,以大块石、碎石或砂砾石料作透 水层。各层回填料要分层碾压密实并作必要的截、排水措施和坡面保护。 本次修订将原规范8、9、10、11章整合为“7边坡工程治理设计”一个章节, 对原规范8、9、10、11章中原则性、共性的内容调整放入“7.1一般规定”中。 7.1.4边坡上部高压灌浆或高压压水均对边坡稳定不利,避免采用。 7.1.5抗滑工程必须提供的抗滑力>AR由设计安全系数Ks要求所需平衡的剩余 下滑力确定。安全系数为K,则有

下滑力确定。安全系数为K,则有

7.1.8汶川地震震损调查表

滑动破坏的情况,震区22座大中型水电工程仅XC、SP等工程的地面厂房后边 坡存在开裂变形迹象,水电工程边坡整体稳定性好,且具有良好的抗震能力;未 经处理的自然边坡稳定性要低于工程边坡,其对建筑物本身造成的破坏是明显的 因此要高度重视自然边坡的安全性评价,在加强工程区边坡稳定性分析和处理的 司时,需要适当扩大边坡调查和处理范围。且处理措施在主体工程实施前完成, 以保障施工和运行安全

从力学角度,块体所受转动弯矩的大小是倾倒变形和破坏的内在因素,减小块体 转动弯矩成为倾倒边坡工程处理的理论依据。 对于倾倒边坡而言,采用开挖削坡和加固处理等方式改善岩体厚高比为基本 原则。开挖减载、削坡处理可以有效减小边坡的总体坡角,开挖处理以后的边坡 岩层或块体高度相应减小,提高块体厚高比,从而减小块体转动弯矩,提高了边 坡抗倾稳定性。锚固措施的重要作用是改善岩体结构,特别是改变结构面切割块 体或岩层的厚高比,起到改善倾倒变形控制性因素的作用。因此,预应力锚索往 往需要结合开挖削坡措施使用。 截排水是倾倒边坡处理的基本措施之一,可以单独使用,也可以和其他措施

联合使用。另外,边坡表面喷护处理也起到截水的作用。 7.1.11对于规模大、处理难度大的水库区边坡,可以先进行实验性蓄水或分阶段 蓄水,通过安全监测分析库水位与边坡稳定性的关系,当边坡的稳定性能够通过 安全监测预测、预报时,并能采取措施对其失稳进行防范时,边坡可以采取分期 分阶段进行治理。 对于泄洪雾化区边坡,当边坡的稳定性能够通过安全监测预测、预报时,并 能采取措施对其失稳进行防范时,边坡也可以采取分期分阶段进行治理。 7.1.12工程实践表明,在边坡治理的过程中,地表截、排水沟存在错断、淤堵、 水毁、人为填埋等多种破坏形式,“截水沟”有可能成为“灌水沟”,无论是施 工期或是运行期都会给边坡的安全带来危害。为防止地下截排水系统因排水沟淤 堵、排水洞塌方以及排水孔反滤装置失效等原因对边坡安全带来的不利影响,对 地下截排水系统的运行及维护提出本条要求,以保证排水系统的有效运行,

本次规范修订调研共获得25个人工开挖边坡设计资料,其中岩质边坡18个, 土质边坡7个。7个土质边坡开挖梯段高度均大于10m,达到15m~20m;25 个开挖边坡中有7个高边坡设置了宽马道(平台),宽马道的高差基本为60m, 宽马道宽度5m~15m,有的为结合交通要求布设。 理论分析和震损调查表明,缓坡抗震能力优于陡坡;坡面外凸尖角处,坡体 般较破碎,在地震作用下,易出现应力集中而破坏。 7.2.6边坡施工的详细规定参见有关施工规范。在开挖过程中,借鉴隧洞开挖的 新奥法原理,采用边挖边锚和先固后挖有许多成功实例。例如LJX坝址左岸泄水 道边坡,采用锚杆或锚筋桩事先加固下层可能松弛开裂和切脚下滑的楔形体,然 后再向下开挖,并提出各专业密切配合的“新边法”施工顺序;TSQ二级采用锚 杆事先加固可能松弛开裂发生倾倒破坏的边坡;霍克曾在我国XLD介绍国外在 钻孔内灌入砂浆,插入锚索,固结后再开挖的经验。 7.2.7我国有不少边坡是因为施工不当造成局部甚至整体失稳。为此,有必要对 于发生破坏的边坡进行施工影响评价,

7.3.1边坡的地表防水、截水和排水系统是边坡综合治理的重要组成部分,可以 结合坡面防护和边坡加固做好排水系统的规划布置。边坡稳定对水敏感的,可以 先实施排水措施

.1 结合坡面防护和边坡加固做好排水系统的规划布置。边坡稳定对水敏感的,可以 先实施排水措施。 7.3.3通过监测和调查资料,对可能影响边坡的降雨强度、频率和集水面积进行 研究,确定排水流量标准。根据调研成果,大多取5年~20年一遇的降雨强度计 算排水量,采用5年一遇的边坡有JH水电站枢纽区左岸坝肩边坡,采用10年一遇 的边坡有MW水电站枢纽区右坝前边坡、SJK坝肩边坡、BHT堆积体等,采用2C 年一遇的边坡有LKK右岸变形体边坡、YFG水电站坝肩边坡等。另外,部分土质 边坡采用了100年一遇降雨强度计算排水量,比如LY水电站堆积体和XW水电站 堆积体边坡。另参考《三峡库区三期地质灾害防治工程设计技术要求》规定:三 侠库区地质灾害治理的地表排水工程的设计降雨标准20年一遇,对于重要工程经 论证可以提高设计标准。因此,本次将2年~20年一遇调整为5年~20年一遇,根 据工程的重要性选择5年~20年一遇降雨强度计算排水流量,经论证对于受降雨 影响较大的重要工程提高设计标准。受泄洪雾化降雨影响的边坡,需要研究雾化

7.3.10~7.3.11地下截、排水工程的主要自的是降低地下水压力,即所谓排水 降压”,同时也可通过降低饱和度提高岩土体的力学参数。研究地下水的分布和 补排规律,充分利用水的流动性,扩大透水网络的连通性,选择合适部位做地下 排水,可以大范围降低地下水压力和提高岩土体力学参数,提高边坡的稳定性。 与其他仅能解决治理工程所在的局部稳定性措施比较,治水是最经济的措施。排 水降压的效果要有足够的地下水观测孔、渗压计实测资料检查论证。加拿大道尼 骨坡和新西兰克莱得水库滑坡治理证明地下水网络是不均匀的,有时因排水不畅 形成局部高压区,就必须增密排水洞和排水孔。 7.3.12对重要边坡和高度大于100m的边坡,为了加强排水效果,根据边坡岩 体的透水性,可以设置多层排水洞和排水孔幕,形成立体的地下排水系统。根据 本次调研收集资料,共有12个边坡设置排水洞,多层排水洞的高差大多在30m~ 50m之间,其中BHT左岸水垫塘强卸荷发育区边坡排水洞各层高差30m、LKK 右岸变形体边坡排水洞高差30m~45m、JAQ近坝库岸边坡排水洞高差50m, LZD溢洪道消力塘左侧开挖边坡排水洞高差30m~50m,因此本次修订为各层 排水洞高差尽量不超过50m。

7.3.13~7.3.18滑面下盘的排水洞与从洞顶钻穿滑面的扇形排水孔的排水方法 在霍克与布朗的岩石边坡工程专著中有说明。这几条条文总结了水电工程系统比 较成功的经验,采用穿过滑面的支排水洞直接排出滑面上盘地下水,其效果远胜 于排水孔。 比较而言,国外以排水井治理滑坡的情况较多。例如日本在堆积体滑坡内以 大口径井排地下水,意大利以竖井和水平钻孔构成滑坡排水系统,施工、监测有 专门设备。在我国,特别是水电系统,更多使用排水洞,这主要是施工方法和地 贡条件决定的。排水井施工中开挖、支护、排水和运行期间需设置抽排设施,有 较大难度,慎重采用。 7.3.20若排水不畅,土体或软弱带在地震作用下可能发生孔隙水压力增大或抗剪 强度降低;震后雨水易从地震形成的裂缝渗入坡体,若排水不畅,还可能抬高地 下水压力而导致边坡失稳

7.4.1边坡坡面保护是指防止表层岩土风化剥落、雨水冲刷的措施。 7.4.2模袋混凝土其最大特点是可以适应比较复杂的地形。LJX大坝下游消能区 左岸Ⅲ一1滑坡表面即采用土工织物和模袋混凝土做坡面保护

7.5边坡浅表层加固

7.5.1边坡浅表层加固是指对浅表层不稳定块体的加固。表层加固作用一般不参 与边坡整体稳定性加固的计算 7.5.8汶川地震震损调查表明经喷锚支护后的工程边坡抗震能力明显强于未经 支护的自然边坡。

7.6.1抗滑桩是一种大截面侧向受荷桩。抗滑桩需要穿过边坡滑面深入稳定的滑 未层,适用于浅层和中厚层的土质或岩石边坡加固,不用在活动或塑性流动性较 大的土质边坡中。抗滑桩的布置宜因地制宜,在保证边坡稳定的情况下要考虑减 少桩的数量节约资源。对于土质边坡,抗滑桩尽量布置成一条直线,充分发挥土 体自然拱作用以减少桩间距,必要时在两桩之间加设挡墙,共同承担土体的滑动 荷载。对于岩质边坡,利用岩体的整体性和有效传力特点,抗滑桩的排列有一定 灵活性。抗滑桩布置时适当选择滑面埋藏较浅、或下盘岩体完整、或易于施工的

位置布置抗滑桩,但是要保证边坡抗力分布均匀,避免偏心力的作用。抗滑桩的 断面根据其受力荷载计算确定。 7.6.2根据滑坡体地质条件、滑坡体厚度、推力大小、防水要求和施工条件等, 综合分析确定合适的抗滑桩结构型式,实际工程应用中,抗滑桩多为组合式结构 其中,预应力锚索抗滑桩应用较多。XBL水电站、HJD水电站、LKK水电站及 LY水电站等都采用预应力锚索抗滑桩的形式;XW水电站堆积体处理采用桩板墙 联系梁及锚索桩等形成联合受力结构

嵌固段长度要根据桩的承载状态和地基抗力系数确定。根据经验,在土层或 软质岩层中的嵌固段长度一般为1/3~1/2桩长;在坚硬岩石中嵌固深度一般为1/4 桩长。鉴于目前抗滑桩技术已有许多发展,例如锚索抗滑桩、抗滑钢架桩、桩洞 联合结构等,以悬臂式抗滑桩加固的滑坡深度尽量不超过25m。 7.7抗剪洞与锚固洞 7.7.1~7.7.3抗剪洞又称抗剪键,当用于坚硬完整岩体内可能发生沿软弱结构面 剪切破坏时的加固,洞轴线可以沿潜在滑动面走向布置;当用于边坡滑动面倾角 较陡、或结构面成组出现、或滑动面上部岩体破碎,边坡存在多组可能剪切滑动 面时的加固,洞轴线可以与滑动面走向垂直(或大角度相交)布置。洞体在滑面 上下两盘内要有一定厚度与高度,形成短桩状,以避免剪切破坏和“滚轴”效应, 要验算潜在滑体沿混凝土与岩体接触面发生绕过洞体剪切滑动的稳定性。 抗剪洞必须嵌入上下盘可靠的深度主要是基于防止发生“滚轴”效应,嵌入 深度需根据边坡岩体质量、抗剪荷载等综合计算确定,一般不小于3m。 7.7.4锚固洞主要是受拉结构,也称抗剪锚拉洞。嵌入稳定岩体的长度需根据锚 力、锚固洞抗拉荷载等计算确定,建议一般不小于2倍洞径。DGS水电站右岸锚 固洞尺寸高4m,宽5m,每侧长15m,嵌入稳定岩体的长度为3倍洞宽。 对于利用勘探洞和施工支洞,或与排水洞结合的锚固洞作为辅助加固措施对 待,经抗弯、抗剪、抗拉计算验证后,与其他抗滑加固措施一起进入抗滑稳定分 析计算。许多工程是利用已有的勘探洞或施工支洞经改造形成。锚固洞一般为水 平或略向内侧倾斜,洞内浇筑钢筋混凝土,洞轴线和预应力锚索平行滑动方向: 有时为施工方便及保证质量,可以向边坡内侧倾斜开挖成斜洞状。潜在滑面以列 洞身长度大致等于该处滑体水平或沿洞轴向厚度。在较完整岩质边坡内,当施工 是从内向外开挖时,洞身可以不必达到地表。 根据MW水电站工程经验,锚固洞加固滑坡的效应不如抗滑桩。MW左岸边 坡1989年1月7日滑坡,体积10.6万m3,已完工的13个锚固洞均遭到破坏。 其中6个洞为近似平行滑裂面的斜截面受拉破坏,有大偏心受拉并伴有剪压破坏 特征;有7个洞为垂直洞轴线的正截面受拉破坏,有全截面小偏心受拉特征。 MW经验主要有两点:①在受力状态方面锚固洞不如抗滑桩,在滑体下滑力 作用下前者受拉剪,材料强度将弱化,易于破坏;后者受压剪,材料强度将强化, 不易破坏。②在质量保证方面锚固洞也不如抗滑桩,锚固洞洞顶混凝土难于浇

筑密实,实际强度低于设计强度,特别是洞体自重弯矩很大,仅可以用于坚硬完 整岩体,用于滑坡后缘滑面较陡部位,为减少受拉剪作用要尽量布置成斜井状。 MW滑坡后采用洞桩联合结构处理,将锚固洞洞端和抗滑桩桩顶连接在一起,两 者顶部互相约束,承载刚度和稳定性相应提高,配合其他加固措施,使边坡达到 稳定状态。

7.7.5为施工安全,许多锚固洞是从潜在滑面下盘完整岩体向外开挖形成的,穿 越潜在滑面以后常常不能贯穿整个滑体。因此,对滑面下盘岩体的了解好于抗滑 桩,而对滑体内情况的了解则不如抗滑桩。要注意对上盘岩体内次滑面的核算

7.8.1预应力铺索属于主动加载结构,适用于有条件施加预应力的边坡加固。通 过预应力的施加,不仅发挥结构本身强度,而且增加潜在滑动面上的法向应力, 可以有效控制边坡卸荷松弛变形,增强结构面的天然紧密状态和凝聚力,增大抗 滑力。预应力锚索通过外锚墩将预应力传递到坡面,故外锚墩基底应力要小于坡 面岩土体承载力。在松散地层边坡加固中锚索常配合支撑结构同时使用。对于开 挖边坡,预应力施加的最好时机是开挖边坡岩体弹性卸荷基本完成、塑性变形即 将开始时。

7.8.1预应力锚索属于主动加载结构,适用于有条件施加预应力的边坡加固。通 过预应力的施加,不仅发挥结构本身强度,而且增加潜在滑动面上的法向应力, 可以有效控制边坡卸荷松弛变形,增强结构面的天然紧密状态和凝聚力,增大抗 滑力。预应力锚索通过外锚墩将预应力传递到坡面,故外锚墩基底应力要小于坡 面岩土体承载力。在松散地层边坡加固中锚索常配合支撑结构同时使用。对于开 挖边坡,预应力施加的最好时机是开挖边坡岩体弹性卸荷基本完成、塑性变形即 将开始时。 7.8.2设计总锚固力是指边坡上所有预应力锚索设计锚固力之和,是为保证边坡 稳定所需要的总锚固力。当边坡稳定要求的总抗滑力和锚固深度已知时,通过经 济技术比较选择单根锚索设计锚固力、间距、数量。实际经验证明,锚固深度过 大或设计锚固力过大将使施工难度增大,以致影响质量和工期:若设计锚固力较 小,间距也小,将使造孔、灌浆等工作量加大,锚索间距过小将有不利的群锚效 应。 7.8.3岩质边坡的设计总锚固力一是分解出与滑面正交的法向力乘以摩擦系数 作为增加的抗滑力,二是分解出平行滑面与滑动方向相反的预加拉力作为增加的 抗滑力,两者之和即预应力锚索提供的总抗滑力;而但当边坡滑面较陡,设计锚 固力分解出平行滑面的预加拉力可能成为增加的下滑力,此力与下滑力相加作为 总下滑力。

7.8.2设计息锚固力是指边坡上所有预应力锚索设计锚固力之和,是为保证边坡 稳定所需要的总锚固力。当边坡稳定要求的总抗滑力和锚固深度已知时,通过经 济技术比较选择单根锚索设计锚固力、间距、数量。实际经验证明,锚固深度过 大或设计锚固力过大将使施工难度增大,以致影响质量和工期;若设计锚固力较 小,间距也小,将使造孔、灌浆等工作量加大,锚索间距过小将有不利的群锚效 应。

作为增加的抗滑力,二是分解出平行滑面与滑动方向相反的预加拉力作为增加的 抗滑力,两者之和即预应力锚索提供的总抗滑力;而但当边坡滑面较陡,设计锚 固力分解出平行滑面的预加拉力可能成为增加的下滑力,此力与下滑力相加作为 总下滑力。

工程调研数据表明,锚索间距4m~10m、设计锚固力1000kN~3000kN及 30m60m居多。锚索间距最小的有MW水电站及XW水电站等工程,锚

距为4mx4m;锚索间距最大的有AH水电站和LKK水电站,锚索间距为10m×10 m。锚索长度BHT水电站左岸水垫塘强卸荷发育区边坡锚索最深70m,XW左岸 堆积体预应力锚索最大孔深达92m,但是索长超过60m的工程并不多见。大吨 位的锚索锁定后预应力损失明显,对施工机械要求也较高。所以,本次修编对锚 索建议间距和设计锚固力不作调整,锚索长度建议不超过60m。 7.8.5预应力锚索的锚固方向平行滑动方向并指向相反。锚固力倾角需根据稳定 计算得出的最优锚固角确定。 最优错固角按下式计算

式中:β一最优锚固角(° α一滑动面倾角(°); β'一一滑动面摩擦角或等效摩擦角(°)。 在此要注意两种情况: 1)计算出的最优锚固角有可能是向上的仰角,施工困难较大,锚固质量也较 难保证。 2)计算出的最优锚固角方向可能锚固深度较大,锚固总工程量大。 对此,一般采取以下方法解决: 1)根据地形地质和潜在滑面埋藏情况,在保证提供等效总锚固力的前提下, 尽量将锚索均匀布置在滑面埋藏较浅或下盘岩体较完整地段。 2)结合施工条件选择最经济锚固角和相应锚索长度。所谓最经济锚固角要考 施工成本和工期,上仰角可能是最优锚固角,但常常不是最经济锚固角,特别 是施工困难,灌浆质量难有保证。有的将锚索固定为向下俯角10°,然后再计算 所需锚固工程量。也有实践经验认为,对于自由注浆锚索,锚固角应该大于10°, 否则需增设止浆环进行压力灌浆。 7.8.6国内外的实践和研究表明,传统锚索锚固段应力的分布是不均匀的。未破 坏的锚索,拉应力或剪应力主要分布在锚固段的前端,锚固段的破坏是渐进式的, 临近破坏时拉应力或剪应力集中在锚固段的尾端。因此一般认为真正起作用的锚 固段长度在5m~6m左右。当根据拉拨试验确定锚固段长度时,需考虑不同地 质条件分区开展相应试验

kN。锚索的后期补偿张拉实例不多,一般情况下要根据锚索预应力损失情况、边 坡稳定监测成果和施工条件综合分析,当预应力损失对边坡的稳定有影响时,需 进行补偿张拉。对于预应力损失过大的锚索必要时需要进行补偿张拉。补偿张拉 可以参考《水电水利工程预应力锚索施工规范》DL/T5083有关规定。 另外,在LJX左岸边坡消能区、右岸导流洞进口边坡等工程中实施约200根 1000kN级的不张拉锚索,在塌滑实践中经受了检验,并取得了良好的工程效果, 7.8.11锚索支护是高陡边坡支护设计的重要手段,系统锚索不仅改善了岩体应力 条件,而且提高表层岩体整体性,对边坡整体加固作用效应明显。因此,当有条 件时,还对预应力锚索群锚加固效应进行专门分析和研究,对边坡加固设计进行 业

7.9.1支挡结构型式需根据岩土体性质、支挡结构受力特点以及当地建筑材料等 综合分析选择。对于规模较大的边坡,可以选择与锚索、抗滑桩等加固措施组合 也可以结合排水、减载等其他治理措 施成为边坡综合治理措施的一部分

8.1.1边坡安全监测按监 施工期监测和运行期监测;对于受工程蓄水或受水位变动影响大的库岸边坡、变 形机理和失稳模式复杂的边坡从前期阶段就开始进行监测,将施工期监测资料与 前期监测资料进行对比分析,便于掌握边坡变形过程和变形机理。不同时期边坡 监测方案和监测资料需衔接。

8.1.7由于边坡工程的复杂性,在大型边坡的治理过程中,往往需要及时整理分 析边坡监测资料,分析评判边坡设计及施工方案的合理性,以便及时调整优化设 计和施工方案。在边坡后期运行过程中,也需要定期整理监测成果,以评判边坡 的稳定性

8.2.2边坡的稳定性与该部位的地下水位关系较大,因此将地下水位观测设为1 级、II级边坡必测项目。近年来,微震监测技术在LXW水电站GB岸坡、DGS

水电站右岸边坡、JP一级水电站左岸边坡等工程中得到了应用,通过监测岩体微 震活动的发生发展、对震源的定位和分析等,判断、评估和预报边坡的稳定性,

水电站右岸边坡、JP一级水电站左岸边坡等工程中得到了应用,通过监测岩体微 震活动的发生发展、对震源的定位和分析等,判断、评估和预报边坡的稳定性。 8.2.4表面位移主要指原地表面及开挖后边坡坡面的外部变形,包括水平位移和 沉陷。水平位移监测可以采用视准线和边角网法、交会法等进行观测。坡面变形 监测点设置与坡体内部变形监测仪器相对应,以便进行相关分析。 8.2.5坡面裂缝可以利用砂浆条带、测缝计、三角桩等监测设施,监测裂缝张开 规律和程度,以及与治理施工进展情况的相关关系。 8.2.6内部位移监测可以采用测斜仪、多点位移计或在勘探洞及排水洞内已揭露 滑面上设置位移标识点、测缝计(伸缩计)、视准线等进行监测。为查明滑动面 位置或了解多层滑面相对位移时,可以采用钻孔测斜仪。由于测斜仪在滑面处量 程有限,不用于滑动量大的滑坡。若采用活动测斜仪进行观测,当测斜孔深度较 大时,管内变形可能较大,仪器可能无法深入孔内进行观察,所以对于活动测斜 仪,钻孔深度一般不超过90m,当边坡高度较高时,可以用多级测斜孔组合的方 法进行监测。测斜孔钻孔过程中,要做好防止孔斜及钻孔纠偏措施。测斜孔可以 与地下水位监测孔结合,有利于多因素相关分析。为查明边坡岩体拉张变形时, 可以采用多点位移计。

8.2.7高边坡需进行坡体地下水位或渗流场及渗流量监测。可以利用勘探钻

造为地下水位长期观测孔,也可以专门布置水位观测孔。可以专门钻孔埋设渗压 计,也可以在排水井、抗滑桩、抗剪洞、贴坡或挡土墙等边坡治理结构基础中埋 设渗压计。有条件的地方,由排水井、排水洞等组成的地下监测系统,可以设置 量水堰,监测渗流量,与降雨和边坡变形进行对比智能建筑实施与设计的重点、难点总体论述,分析其相关性和规律。 8.2.8对于较为重要的边坡工程,有条件的地方可以利用地表防水、排水、截水 系统,对坡面天然或泄洪雾化降雨量进行汇流监测,并与变形监测成果进行对比 分析,分析降雨对边坡稳定的影响。

8.2.8对于较为重要的边坡工程,有条件的地方可以利用地表防水、排水、截水

8.2.9可以在边坡加固结构中布置应变计、无应力计或钢筋计,有条件时也可

对结构背面的岩土压力用压力盒进行监测。抗滑桩、抗剪洞、贴坡或挡土墙等结 构可以在典型的墙、桩中设测斜孔,采用测斜仪监测。坡体应力应变也可以埋设 钻孔电阻片、应力计、土压力计等进行监测,

8.2.11目前,边坡在地震作用下的稳定分析尚无成熟的计算方法,其中一个重要 的问题是如何考虑地震加速度沿高度的放大效应。为了积累资料消防维保技术方案.pdf,掌握地震加速 度沿高度放大效应的规律,本条规定对高地震烈度的重要边坡可以进行强震监测 8.2.13在一些变形较大的边坡变形监测中,由于受交通和监测条件的限制,采 用其它监测方法不易布设测点或观测工作量较大时,往往采用GPS、北斗导航系 统等监测方法,但监测精度需满足工程要求

8.3.1边坡的安全警戒等级和相应的预警标准主要取决于边坡的重要性和失稳 或功能失效时所造成的损失。例如作为建筑物地基的边坡、坝基、坝肩边坡等对 变形限度和稳定性均有严格要求,其预警标准则较高;对变形无明确要求,但必 须保证整体或局部稳定的边坡,不能发生失稳破坏,其预警标准则可以按照变形 速率或累计变形量控制。

8.3.4本条为制定预警标准原则性要求。一级边坡上面大多有建筑物,边坡

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