丘陵地区变电站高填方边坡支护研究

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1、电力建设建材与装饰2013年12月丘陵地区变电站高填方边坡支护研究彭真吕夷（湖南省电力勘测设计院湖南长沙410007）摘要：分析边坡支护结构选择需要考虑的因素，重点论述填方边坡基本失稳模式及边坡稳定性研究方法，介绍了变电站填方边坡的支护形式、填方软基处理技术及填方边坡的坡面防护措施。结合星沙500kV变电站高填方边坡工程实例，通过综合考虑场地地质条件、边坡重要性及安全等级、施工可行性及经济性，选择合理的支护设计方案，并总结出变电站高填方边坡支护推荐采用的结构形式，为今后变电站的高填方边坡设计提供了可借鉴模式。关键词：丘陵地区；变电站；

2、高填方边坡；支护中图分类号：TM63文献标识码：B文章编号：1673-0038（2013）38-0142-031引言湖南境内多为丘陵地貌，为响应国家保护耕地的政策，变电站的建设大多选址于山坡谷地。山区的变电站建设过程中总会遇到高填方边坡支护问题。我们不仅需要考虑边坡的地质特性、环境保护和可实施性等诸多因素，而且要考虑支护结构所承受的土体或岩体的压力，失稳发生的软弱结构面的位置、成因，以及自然环境，如大气降水、临时荷载等，对支护结构的影响。由此可见，变电站高填方边坡支护方式的选择是一个综合考虑、多方验证的过程。图1平面滑动剖面示意图2支

3、护结构选择需要考虑的因素KH———水平地震影响系数；支护结构选择需要考虑地质环境条件、边坡性质与边坡失稳琢———滑面倾角；机理、经济合理与可实施性、环境保护、新技术新工艺新材料、经L———滑块长度。济社会发展水平等多方面的因素。于圆弧滑动破坏3填方边坡支护研究圆弧滑动分析采用瑞典条分法和Bishop法，下面简要介绍这两种方法的原理。3.1填方边坡的研究现状a.瑞典条分法（Fellenius法）国内外对填方边坡系统研究较少，目前对填方边坡的研究主它假定滑动面为圆柱面，剖面上即为一圆弧（图2）。它将滑要涉及填方的软基加固处理、填方地基变形

4、与稳定性数值计算、动体分成若干条块，并假定各条块为一刚性不变形体，不考虑条离心模型试验、原位监测和监测结果的分析运用等。块两侧面上的作用力。当前填方边坡稳定性研究主要是依据自然边坡稳定性研究方法进行的，是研究自然边坡在坡脚充水、暴雨、地震等工况加上填筑体后边坡的稳定性，为设计提供参考依据。3.1.1填方边坡基本失稳模式研究现状填方边坡的可能失稳模式主要有以下几种：淤填方体自身稳定性问题，即填土体自身的失稳、填土体内部滑坡，可以通过施工质量控制、施工工艺的优化设计来解决；于沿基覆界面整体稳定性问题；盂沿边坡一定深度的软弱层的整体失稳问题

5、。3.1.2填方边坡稳定性分析研究现状评价边坡稳定性的方法很多，可大致分为三类：淤传统的极限平衡分析法；于有限元分析法；盂拉格朗日差分法（FLAC）。图2瑞典条分法分析图当滑体处于极限平衡状态时，各条块绕圆心O的总抗滑力（1）极限平衡法矩和总滑动力矩相等，安全系数可取各条块总抗滑力矩和总滑淤平面滑动计算公式动力矩之比：平面滑动坡面如图1所示。移cl+移酌hbcos琢tg准安全系数计算公式为：F=iiiiiii（2）s移酌bhsin琢iiii2F=W姨1+KH·cos（琢+兹）tg准+C·L（1）式中：bi、hi分别是第i条块的条宽度和

6、平均高度；琢i为第is2宰姨1+KH·sin（琢+兹）条块底面中心的法线（过圆心）与过圆心O的铅直线间的夹角式中：W———滑块重；（注意：琢i在过圆心铅直线右侧取正值，左侧取负值。）；酌i、ci、准i、li·142·2013年12月建材与装饰电力建设分别为第i条块的容重、粘聚力、内摩擦角和弧长。首先假定不同式（5）、（6）中：Fs为强度折减安全系数；c忆，准忆为岩土体初始的滑弧，就能求出不同的Fs值，从中可找出最小的Fs，此即坡体强度c，准按照强度折减安全系数Fs折减后的强度，安全系数的的安全系数。定义与传统的极限平衡法中强度储备安全

7、系数一致。b.简化Bishop法（3）拉格朗日差分法（FLAC）毕肖普提出的安全系数含义是整个滑动面的抗剪强度子f与FLAC是一种用于工程力学计算的二维显式有限差分程序。子这个程序可以模拟由土、岩石和其他的在达到屈服极限时会发实际产生剪应力子的比，即F=f。并考虑了各条块侧面间存在s子生塑性流动的材料所建造的结构特性。材料通过单元和区域的着作用力（图3）。形式表示，由他们形成网格，用户可以自行调整网格来匹配被模拟物休的形状。每个单元根据事先与应力和边界约束所对应的线性和非线性应力、应变法则来进行模拟。材料既可以屈服也可以流动，并且网格

8、在大应变也会随着所代表的材料发生变形和移动。FLAC所应用的显式拉格朗日计算方法和混合离散分区技巧确保了模拟塑性崩塌和塑性流动的精确性。3.2填方边坡治理方法3.2.1填方边坡支护方法图3毕肖普法分析图近20年来，我国填