边坡稳定分析优化技巧

原设计根据《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则》（SL J01—88）第3.0.2条：沥青混凝土面板的坡度宜不陡于1∶1.7和混凝土面板堆石坝相关规定，主坝上游坝坡1∶1.7，下游坝面768.00m高程以上设上坝公路，以下坝后堆渣压重，上坝路之间和768.00m以下坝坡1∶1.5。

2009年12月新版《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范》（DL/T 5411—2009）发布实施，第7.0.1条“沥青混凝土面板的坡度，应满足填筑坝体自身稳定的要求，不宜陡于1∶1.7”，沥青混凝土面板设计坝坡采用1∶1.7，满足新版规范要求。

宝泉上水库场区基本烈度Ⅶ度，主坝提高一级，设防烈度8度，地震水平向加速度0.19g，由于两岸坝肩坝顶平台回填至两岸开挖边坡，不存在下游边坡稳定，因此稳定分析仅选取河槽段坝0+326.54断面，断面最大坝高94.80m。坝基高程690.00～700.00m，冲洪积砂砾石层，上游坝坡正常运用工况黏土顶高程750.00m，库底回填石渣，施工期库底填渣与坝体基本同步填筑至745.20m高程；下游坝坡施工期下游堆渣与坝体基本同步上升，堆渣平台顶高程768.00m。

根据《混凝土面板堆石坝设计规范》（DL/T 5016—1999）规定，面板堆石坝采用软岩堆石料筑坝和在软基上建坝，坝坡由坝坡稳定计算确定，当地震设计烈度为8～9度时，应进行相应稳定计算。上水库主坝坝基高程690.00～700.00m，上游库底填渣高程745.20m，下游堆渣高程768.00m，坝体基本采用硬岩筑坝，坝坡稳定计算工况及安全系数标准根据《碾压式石坝设计规范》（DL/T 5395—2007）相关要求采用，详见表4.1-13。

表4.1-13　计算工况及要求的安全系数

稳定计算采用黄河勘测规划设计有限公司和河海大学工程力学研究所编制的“H HSLOPER1.0土石坝边坡稳定分析程序”，该程序已应用于西霞院等工程，计算采用摩根斯顿法，堆石料非线性抗剪强度指标计算参数采用2005年委托清华大学针对现场堆石料所做的《宝泉抽水蓄能电站上水库主坝坝料静动三轴试验及模型计算参数》报告中提供的试验参数，黏土铺盖参照其他工程，库底填渣和坝后填渣计算参数采用左岸覆盖层（含石量40%），C=0，各土石料计算参数指标见表4.1-14。(www.xing528.com)

表4.1-14　抗剪强度指标表

边坡稳定计算结果见表4.1-15。

表4.1-15　边坡稳定计算结果

从表4.1-15可以看出，在规范规定的计算工况下，安全系数均满足规范最小安全系数的要求。

地震工况上游坡安全系数略大于规范要求最小安全系数，滑弧位于坝体上游垫层料内，为表层小滑弧，与坝坡实际可能产生的破坏不尽相符。通过工程实践总结，对粗粒料，靠近坝坡面的小主应力部位抗剪强度较高，一般不易沿坝表面滑动，设计采用假定圆滑法对上游坝坡稳定进行了复核计算，复核得抗滑稳定安全系数为2.06，满足上游坝坡稳定，且有足够的富裕度。