一、進(jìn)口邊坡的穩定分析計算

　　進(jìn)口邊坡為斜向結構，一、二期開(kāi)挖底線(xiàn)均在強松動(dòng)巖體下限以上，主要破壞形式為圓弧面滑動(dòng)，故只需按圓弧破壞面尋找最危險滑弧，并求出穩定系數。對三期及四期開(kāi)挖，除可能在強松動(dòng)巖體內發(fā)生圓弧面滑動(dòng)破壞外，邊坡還可能沿層面、層間擠壓帶或裂隙面發(fā)生平面滑動(dòng)破壞，計算時(shí)先按圓弧面滑動(dòng)破壞在三期和四期的開(kāi)挖范圍內找出最危險滑弧，并結合實(shí)際裂隙面的位置，確定出三期、四期開(kāi)挖的直線(xiàn)和折線(xiàn)滑動(dòng)破壞面，再對同一滑面取不同的強度參數（層面參數和巖體參數）分別計算出相應的穩定系數。

　　1、計算方法

　　對圓弧滑動(dòng)面，穩定計算采用瑞典條分法，設計安全系數取K=1.2。

　　瑞典條分法法的基本假定是：

　�。�1）剪切面是個(gè)圓弧，所以安全系數K可根據繞圓心的抵抗力矩與滑動(dòng)力矩的比來(lái)確定；

　�。�2）計算中不考慮分條之間的相互作用力，所以每個(gè)分條底部的反力可以直接由該分條上的荷載算出。

　　對直線(xiàn)或折線(xiàn)滑動(dòng)面，穩定計算采用傳遞系數法，并用Sarma法進(jìn)行較核，設計安全系數根據不同的計算工況取不同的值。

　　傳遞系數法是極限平衡條分法中的一種，也叫剩余推力法，其基本假設為條塊間的相互作用力的方向平行于上一條塊的底滑面，各條塊的剩余下滑力計算公式如下：

　　Fi=（Wisinαi+Qicosαi）-（cili/k+（Wicosαi-Ui-Qisinαi）fi/k）+Fi-1.ψi-1

　　式中：ψi-1=cos（αi-1-αi）-fisin（αi-1-αi）/k

　　上式中第一項表示本條的下滑力，第二項表示本條的抗滑力，第三項表示上一條塊傳下來(lái)的不平衡下滑力，ψi-1稱(chēng)為傳遞系數，k為安全系數。

　　2、計算參數取值

　　邊坡的滑動(dòng)破壞形式可分為沿層面或裂隙面的破壞和在巖體內的破壞，前者計算時(shí)，滑動(dòng)面按層面參數計算，抗剪強度指標見(jiàn)表1.后者滑動(dòng)面按巖體參數計算，抗剪強度指標見(jiàn)表2.

　　表1層面或裂隙面的強度參數

　　巖體類(lèi)別　　C（kN/m2）　　水上f　　　　水上C（kN/m2）　　水下f　　水下容重（kN/m3）

　　強松動(dòng)巖體　　0　　　　　 0.45　　　　　　　0　　　　　　 0.36　　　  26.6

　　輕微松動(dòng)巖體　50　　　　　0.55　　　　　　  50　　　　　  0.456　　　 26.6

　　未松動(dòng)巖體　　50　　　　　0.7　　　　　　　 50　　　　　  0.581　　　 26.6

　　表2巖體的結構面強度參數

　　巖體類(lèi)別C（kN/m²）　　　水上f　　　　水上C（kN/m²）　　水下f　　水下容重（kN/m³）

　　強松動(dòng)巖體　　　50　　　　 0.5　　　　　　  40　　　　　0.4　　　　 26.6

　　輕微松動(dòng)巖體　　200　　　　0.55　　　　　　 160　　　　　0.44　　　  26.6

　　未松動(dòng)巖體　　　400　　　　0.7　　　　　　　320　　　　　0.56　　    26.6

　　3、不同工程階段的計算工況及荷載組合

　　進(jìn)口邊坡的開(kāi)挖分為一期、二期、三期、四期，四期以后為水庫的運行期，根據現狀及水庫蓄水后的運行特點(diǎn)，穩定分析包括現狀天然條件，不同庫水位，考慮地震力時(shí)的不同庫水位及水庫水位變化（滲透壓力）等不同工況。其中運行期不同庫水位考慮了正常蓄水位1380及蓄水位1340兩個(gè)特征水位，水庫水位變化主要是考慮由正常蓄水位1380降至1360的情況。各計算工況及荷載組合條件下的計算結果見(jiàn)相關(guān)表規定。下面是需要查找的數據。

　　工程階段工況破壞形式參數取值計算方法穩定系數設計安全系數剩余下滑力（T/M）

　　施工期一期開(kāi)挖圓弧滑動(dòng)巖體參數瑞典條分法1.1221.2

　　二期開(kāi)挖圓弧滑動(dòng)巖體參數瑞典條分法0.9911.2

　　三期開(kāi)挖天然狀態(tài)圓弧滑動(dòng)巖體參數瑞典條分法1.1481.2

　　三期開(kāi)挖天然狀態(tài)直線(xiàn)滑動(dòng)巖體參數傳遞系數

　　三期開(kāi)挖天然狀態(tài)折線(xiàn)滑動(dòng)層面參數傳遞系數0.87841.22056

　　巖體參數1.18651.286.2

　　三期開(kāi)挖自重+地下水層面參數0.86651.32129

　　巖體參數1.16081.3250.6

　　四期開(kāi)挖天然狀態(tài)直線(xiàn)滑動(dòng)層面參數傳遞系數0.78491.23568

　　直線(xiàn)滑動(dòng)層面參數sarma法0.78911.2

　　四期開(kāi)挖天然狀態(tài)折線(xiàn)滑動(dòng)層面參數傳遞系數0.91281.23165.3

　　巖體參數1.17781.2245.6

　　四期開(kāi)挖自重+地下水層面參數0.79561.35218.6

　　巖體參數1.0241.32870.8

　　天然工況楔體滑動(dòng)1.3

　　巖體自重+地下水直線(xiàn)滑動(dòng)層面參數傳遞系數0.72171.34604

　　直線(xiàn)滑動(dòng)層面參數sarma法0.72661.3

　　運行期正常蓄水位1380直線(xiàn)滑動(dòng)層面參數傳遞系數0.74121.34004.9

　　直線(xiàn)滑動(dòng)層面參數sarma法0.741.3

　　折線(xiàn)滑動(dòng)層面參數傳遞系數0.78491.34784.7

　　巖體參數傳遞系數1.01551.32660.4

　　蓄水位1380+8度地震直線(xiàn)滑動(dòng)層面參數傳遞系數0.46871.16747.5

　　折線(xiàn)滑動(dòng)層面參數傳遞系數0.50781.18593.2

　　巖體參數0.67991.16144.6

　　正常蓄水位1340折線(xiàn)滑動(dòng)層面參數傳遞系數0.83361.34714

　　巖體參數1.06521.32384.4

　　蓄水位1340+8度地震直線(xiàn)滑動(dòng)層面參數傳遞系數0.51481.16798

　　折線(xiàn)滑動(dòng)層面參數0.55951.18348.8

　　巖體參數0.73491.15669.9

　　1380驟降至1340直線(xiàn)滑動(dòng)層面參數傳遞系數0.65431.13931.9

　　折線(xiàn)滑動(dòng)層面參數0.70681.14415.5

　　巖體參數0.94341.11776.4

　　　　傳遞系數三期開(kāi)挖直線(xiàn)滑面及折線(xiàn)滑面的計算簡(jiǎn)圖見(jiàn)相關(guān)圖，兩種滑面情況下強度參數取值時(shí)，若為層面參數，則C、f值分別取表1中的值，若為巖體參數，則C、f值取表2中的值。四期開(kāi)挖直線(xiàn)滑面及折線(xiàn)滑面、運行期各工況情況下的計算簡(jiǎn)圖。

　　二、出口邊坡的穩定分析計算

　　出口邊坡的計算方法均采用Sarma法，參數取值同進(jìn)口邊坡，計算工況為：

　　1、施工期

　　因一、二期開(kāi)挖均位于強松動(dòng)巖體內，破壞形式為圓弧滑動(dòng)，故用瑞典條分法可尋找出圓弧滑動(dòng)的最危險滑面并求得最小穩定系數。到了三、四期開(kāi)挖，開(kāi)挖底線(xiàn)已進(jìn)入完整巖體，破壞形式可能為沿裂隙面的折線(xiàn)滑動(dòng)破壞，計算時(shí)先在從坡頂到三、四期開(kāi)挖底線(xiàn)范圍內用圓弧法尋找出最危險滑弧，再根據此滑弧位置并結合實(shí)際情況，確定出平面折線(xiàn)滑動(dòng)的滑面位置。

　　2、運行期

　　運行期根據四期開(kāi)挖確定的折線(xiàn)滑面，只考慮巖體自重+地下水與巖體自重+地下水+8度地震兩種情況。

　　出口邊坡穩定分析計算成果查找下列數據：

　　表4不同工況及荷載組合條件下出口邊坡穩定計算計算成果

　　工程階段工況破壞形式參數取值計算方法穩定系數設計安全系數

　　施工期一期開(kāi)挖圓弧滑動(dòng)巖體參數瑞典條分法1.2061.2

　　二期開(kāi)挖圓弧滑動(dòng)巖體參數瑞典條分法0.971.2

　　三期開(kāi)挖圓弧滑動(dòng)巖體參數瑞典條分法1.7431.2

　　折線(xiàn)滑動(dòng)層面參數Sarma法1.15161.2

　　折線(xiàn)滑動(dòng)巖體參數Sarma法

　　四期開(kāi)挖圓弧滑動(dòng)巖體參數瑞典條分法1.6251.2

　　折線(xiàn)滑動(dòng)層面參數Sarma法1.23071.2

　　折線(xiàn)滑動(dòng)巖體參數Sarma法1.74771.2

　　運行期巖體自重+地下水折線(xiàn)滑動(dòng)層面參數Sarma法1.12741.2

　　折線(xiàn)滑動(dòng)巖體參數Sarma法1.58691.2

　　巖體自重+地下水+8度地震折線(xiàn)滑動(dòng)層面參數Sarma法0.98231.1

　　4、地震力的計算

　　地震力的計算采用以下公式：

　　Qi=KQ×Wi

　　上式中：Wi為分條重量，KQ為水平地震加速度系數，Qi為分條上的水平地震力。

　　以上計算結果，對8度地震，取KQ=0.2.

　　5、計算結果分析

　�。�1）對進(jìn)口邊坡，一、二期開(kāi)挖均采用圓弧滑動(dòng)面、巖體參數用瑞典條分法計算，求得的穩定系數分別為1.122，0.991，都不能滿(mǎn)足設計要求的安全系數K=1.2的要求，所以一、二期開(kāi)挖時(shí)邊坡處于欠穩定狀態(tài)。

　　三期開(kāi)挖天然狀態(tài)下，圓弧滑動(dòng)面、巖體參數計算結果為1.148.用傳遞系數法對折線(xiàn)滑面、巖體參數與層面參數的計算結果分別為1.1865、0.8784，若要滿(mǎn)足K=1.2的要求，則兩種參數下的剩余下滑力分別為86.2T/M和2056T/M.三期開(kāi)挖取層面參數計算時(shí)，結果不能滿(mǎn)足設計要求，其它兩種情況下邊坡處于基本穩定狀態(tài)。

　　四期開(kāi)挖直線(xiàn)滑面取層面參數時(shí)，天然工況K=0.7849，Ks=0.7891（K-傳遞系數法計算的穩定系數值，Ks-Sarma法計算的穩定系數值），巖體自重+地下水工況下K=0.7217，Ks=0.7266，正常蓄水位1380情況下，K=0.7412，Ks=0.74，1380+8度地震情況下，K=0.4687，1340+8度地震情況下，K=0.5148，庫水位從1380驟降至1360工況下，K=0.6543，穩定系數最大0.7891，最小0.4687，最大單寬剩余下滑推力6798T/M，最小3568T/M，平均5195T/M.由以上計算結果可知，四期開(kāi)挖直線(xiàn)滑面取層面參數時(shí)，各工況下的穩定系數值均不能達到設計標準，邊坡處于不穩定狀態(tài)。若要將穩定安全系數提高到設計值，所需支護力見(jiàn)有關(guān)規定的表。

　　四期開(kāi)挖折線(xiàn)滑面取層面參數時(shí)（以下計算均采用傳遞系數法），天然工況K=0.9128，巖體自重+地下水工況下K=0.7956，正常蓄水位1380情況下，K=0.7849，1380+8度地震情況下，K=0.5078，正常蓄水位1340情況下，K=0.8336，1340+8度地震情況下，K=0.5595，庫水位從1380驟降至1360工況下，K=0.7068，由以上計算結果可知，四期開(kāi)挖折線(xiàn)滑面取層面參數時(shí)，各工況下的穩定系數值仍不能達到設計標準，邊坡處于不穩定狀態(tài)。若要將穩定安全系數提高到設計值，所需支護力見(jiàn)相關(guān)圖表。

　　四期開(kāi)挖折線(xiàn)滑面取巖體參數時(shí)，天然工況K=1.1778，巖體自重+地下水情況下K=1.024，正常蓄水位1380情況下，K=1.0155，1380+8度地震情況下，K=0.6799，正常蓄水位1340情況下，K=1.0652，1340+8度地震情況下，K=0.7349，庫水位從1380驟降至1360工況下，K=0.9434，由以上計算結果可知，四期開(kāi)挖折線(xiàn)滑面取巖體參數時(shí)，除地震及水位驟降工況下穩定系數完全不能滿(mǎn)足設計要求的K=1.1外，其它工況下的穩定系數值基本能達到設計標準，邊坡處于基本穩定狀態(tài)。

　�。�2）對出口邊坡，根據上表4的計算結果，除二期開(kāi)挖、三期開(kāi)挖折線(xiàn)滑面取層面參數、運行期巖體自重+地下水折線(xiàn)滑面取層面參數及庫水位從1380驟降至1360四種工況下穩定系數不能滿(mǎn)足要求外，其它工況穩定系數均大于設計要求值，故出口邊坡整體處于穩定狀態(tài)。