西北地区大型土质边坡支护设计（二）

1. 研究背景

1.1 工程概述

1.1.1 工程位置及特点

• 某抽水蓄能电站上库施工期用水通过三级泵站由下库接力泵送。
• 第三级泵站和6

#水池位于沟边的崩坡积体上，覆盖层厚，对原边坡的稳定性可能产生不利影响。

• 为确保工程安全，需要对拟布置的水池和泵站开挖支护方案进行边坡稳定性分析。

1.1.2 研究目的

• 分析不同覆盖层厚度下的边坡稳定性。
• 对比不同支护方案的安全性和经济性。
• 提出最适合的支护方案。

1.2 研究方法

1.2.1 计算方法

• 采用Rocscience公司岩土系列软件（Slide5.0版本）进行边坡稳定性分析。
• 选择简化毕肖普法进行计算。
• 简化毕肖普方法的核心思想是假设滑动面为圆弧形状，通过一系列简化步骤来计算滑动土体的稳定性系数。

1.2.2 参数选取

• 根据地质工程师的建议值，通过试算选取几种工况安全系数略大于1的参数。
• 混凝土挡墙的计算参数中粘聚力为360kpa，内摩擦角为45°。
• 等效原则：将水池荷载简化为均布荷载，泵站荷载考虑为安全余地，不加载在模型上。

2. 计算过程与结果

2.1 坡比1:0.45边坡安全系数分析

2.1.1 天然状态

• 不同工况下安全系数均大于1，满足安全要求。

2.1.2 设计一

• 插入五根锚杆后，开挖土方体积123.82m³后，贴坡挡墙后的边坡比（1:0.36），持久工况安全系数为1.546，暴雨工况安全系数为1.069，地震工况安全系数为1.188。

2.1.3 设计二

• 插入三根锚杆后，开挖土方体积123.82m³后，贴坡挡墙后的边坡比（1:0.36），持久工况安全系数为1.533，暴雨工况安全系数为1.073，地震工况安全系数为1.173。

2.1.4 设计三

• 插入两根锚杆后，开挖土方体积123.82m³后，贴坡挡墙后的边坡比（1:0.36），持久工况安全系数为1.509，暴雨工况安全系数为1.067，地震工况安全系数为1.154。

2.1.5 坡比1:0.45边坡整体稳定安全系数计算成果表

• 设计一在持久工况和地震工况比设计二更安全，设计二在暴雨工况比设计一更安全。
• 综合考虑后，选择设计一，既在安全性和设计二相较差距不大，能在经济性占据第二。

2.2 坡比1:0.67边坡安全系数分析

2.2.1 天然状态

• 不同工况下安全系数均大于1，满足安全要求。

2.2.2 设计一

• 插入五根锚杆后，开挖土方体积97.64m³后，贴坡挡墙后的边坡比（1:0.36），持久工况安全系数为1.459，暴雨工况安全系数为1.086，地震工况安全系数为1.457。

2.2.3 设计二

• 插入三根锚杆后，开挖土方体积97.64m³后，贴坡挡墙后的边坡比（1:0.36），持久工况安全系数为1.448，暴雨工况安全系数为1.069，地震工况安全系数为1.120。

2.2.4 设计三

• 不插入锚杆，将贴坡挡墙后的边坡比调整为1:0.50，开挖土方体积88.28m³后，持久工况安全系数为1.530，暴雨工况安全系数为1.081，地震工况安全系数为1.211。

2.2.5 坡比1:0.67边坡整体稳定安全系数计算成果表

• 设计一和设计三的安全系数都高于设计二。
• 在地震和暴雨工况下，设计一比设计三安全系数更高，在持久工况下，设计三比设计一安全系数更高。
• 综合考虑后，选择设计一，既在安全性和设计二相较差距不大，能在经济性占据第二。

3. 敏感性分析

3.1 土体粘聚力敏感性c分析

3.1.1 坡比1:0.45

• 当粘聚力c在原基础上增加19%，安全系数在原基础上增加6%。
• 当粘聚力c在原基础上增加3%，安全系数在原基础上增加1%。

3.1.2 坡比1:0.64

• 当粘聚力c在原基础上增加18%，安全系数在原基础上增加11%。
• 当粘聚力c在原基础上增加3%，安全系数在原基础上增加1%。

3.1.3 边坡稳定性对粘聚力的敏感性分析

• c敏感性较高，可以采用phi＝30°的取值。

3.2 土体内摩擦角φ敏感性分析

3.2.1 坡比1:0.45

• 当内摩擦角φ在原基础上增加18%，安全系数在原基础上增加11%。
• 当内摩擦角φ在原基础上增加3%，安全系数在原基础上增加1%。

3.2.2 坡比1:0.64

• 当内摩擦角φ在原基础上增加18%，安全系数在原基础上增加11%。
• 当内摩擦角φ在原基础上增加3%，安全系数在原基础上增加1%。

3.2.3 边坡稳定对内摩擦角的敏感性分析

• φ敏感性较高，可以采用c＝28kpa的取值。

4. 结论与建议

4.1 结论

4.1 结论

• 采用设计一：插入五根锚杆（粗细22mm，抗拔力100kn，间排距2m，长度6.97m）后，开挖土方体积123.82m³后，贴坡挡墙后的边坡比（1:0.36），满足安全要求。
• 坡比1:0.45与坡比1:0.64支护方案对比，设计一在安全性和经济性方面表现较好。

4.2 建议

4.2 建议

• 缓坡和锚杆都可以实现边坡支护的效果，具体的效果还是需要通过slide软件的细节调整来判断结果。
• 相对于坡比1:0.45来说，坡比1:0.64的安全系数使用相同措施，经济性更好。