开关站边坡计算模型与稳定分析

3.1　计算方法及原理

SLIDE软件使用垂直条块极限平衡分析方法来分析滑动面的稳定性，可分析指定滑面，也可使用自动搜索方法来搜寻给定边坡的临界滑动面，该软件集成了Bishop、Spencer和其他一些方法，在岩土工程领域应用广泛。

边坡稳定分析的极限平衡方法是土力学中的一个经典领域，该方法以M-C抗剪强度理论为基础，将滑坡体划分成若干垂直条块，建立作用在垂直条块上的力的平衡方程式，求解安全系数。该方法采用摩尔库仑屈服准则，安全系数的定义为沿滑动面的抗剪强度与滑动面上实际剪力的比值，安全系数K用公式表示为

式中　c——岩（土）体的黏聚力；

　　　σ——作用于剪切面的法向应力；

　　　φ——岩（土）体的内摩擦角；

　　　τ——岩（土）体的抗剪强度。

3.2　模型概化及边界条件

对开关站边坡选取A-A、B-B、C-C、DD、E-E 5个典型剖面，分别建立模型进行计算。计算模型高程范围为高程2750～3150 m，按岩体质量确定介质类别，将Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅳ1、Ⅴ1类岩体、断层建立实体模型，未考虑构造应力。模型底部（Z=2750m）设为固定约束边界，两边侧向设为单向边界，山坡表面为自由表面。开关站边坡典型剖面计算模型见图3。(www.xing528.com)

图3　开关站边坡典型剖面计算模型

根据两河口水电站地质资料，对岩体参数进行敏感性分析与反演，确定开关站边坡计算模型的岩体及结构面力学参数，具体见表1。

表1　开关站边坡计算模型岩体及结构面力学参数表

3.3　计算工况及安全标准

计算主要考虑天然、暴雨和地震等三种不同工况下的边坡稳定安全系数。暴雨工况按0.1倍孔压系数考虑；两河口水电站地震基本烈度为Ⅶ度，地震工况地震水平峰值加速度取137.2gal。

开关站边坡属1级工程边坡，根据《水利水电工程边坡设计规范》（SL 386—2007）规定，采用极限平衡方法计算的边坡抗滑稳定安全系数标准见表2。

表2　开关站边坡抗滑稳定安全系数标准