云南220 kV路德变电站填方高边坡稳定性分析与治理

洪业冰 柯 洪 杨逢春 江 平

(中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司，云南 昆明 650051)

云南220 kV路德变电站填方高边坡稳定性分析与治理

洪业冰 柯 洪 杨逢春 江 平

(中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司，云南 昆明 650051)

通过二维极限平衡理论——简化Bishop法，对云南220 kV路德变电站进行稳定性分析，得到填方边坡安全系数偏低，采用加筋土格栅与底部毛石挡墙相结合的支护措施，并设计了合理的排水措施，支护后边坡稳定性分析得到安全系数满足规范要求。

Bishop法，稳定性分析，治理措施，加筋土格栅

1 工程概况

拟建的220 kV路德变电站，位于砚山县西北侧约4 km的江那镇路德村委会旁的一个小山包上，平(远街)—砚(山)老公路从其东侧约40 m经过，交通便利。变电站总投资约3亿人民币，场地面积为180 m×200 m，建设规模220 kV/110 kV/35 kV三级电压、3×180 MVA主变容量、220 kV 8回出线、110 kV 12回出线[1]。工程起于2012年2月，竣工于2013年2月。

2 工程地质条件[1]

2.1 地形地貌

场地开阔，斜坡平缓，地势西高东低，地形坡度5°～15°，高程约为1 650 m～1 675 m，最大高差约25 m，地表为旱地，大部分种植玉米，局部为果园。站址区域微地貌类型属于高原溶蚀丘陵地貌。

2.2 地层岩性

场地地基岩土由第四系坡、残积型黏性土和下伏的奥陶系下统硅质灰岩组成。根据钻探揭露，现将场地地层由上至下分述如下：

粉质黏土：表层为硬塑状态，下覆为湿、可塑状态，土质较不均匀，混多量泥质角砾或团块，局部夹薄层粉土或混少量炭质角砾，团粒结构，裂隙较发育，遇水易软化。

硅质灰岩：隐晶质结构，中厚层状构造，节理、裂隙发育，沿节理面可见多量红色铁质渲染，中等风化、微风化为主，局部强风化，岩芯多呈角砾、碎石或砂土状。

2.3 构造概况

站址地处华南褶皱系滇东南褶皱带之文山～富宁断褶束内，对站址区域有影响的构造为文山巨型环状旋扭构造，北西向构造、东西向构造和北东向构造。这些构造是由一系列的弧褶皱和断裂组成，它们不同程度的控制了测区内的地层、地貌、山势、水系的展布及地下水运动规律。区域内具有活动性的断裂为北西向构造体系内的文山～麻栗坡断裂，它是滇藏“歹”字形构造中段的分支构造，是一条第四纪～晚更新世活动断裂，全新世以来活动微弱，为微弱全新活动断裂，但场地的地震动峰值加速度为0.05g，相应的地震基本烈度为6度，场地受地震影响较小。

2.4 地下水条件

根据钻孔及地表调查结果，场地内地下水类型为基岩裂隙水，埋藏深度较大，在本次勘探深度范围内未见，对边坡没有影响。但不排除雨季时，降水和少量的上层滞水对填土边坡的不利影响。

3 填方高边坡稳定性评价

3.1 二维极限平衡理论——Bishop法

目前，边坡稳定性分析方法很多，但大体上有两种：极限平衡法和数值法，其中极限平衡法是边坡稳定性主要分析方法，在工程实践中运用历史悠久，积累了较丰富的经验，因此通常采用极限平衡法分析边坡的稳定性[2]。常见的极限平衡法有瑞典圆弧法、瑞典条分法和Bishop法，瑞典圆弧法引入过多的简化条件，使得安全系数偏低，过于保守；瑞典条分法是在瑞典圆弧法的基础上对边坡岩土体进行条分，但不考虑土条间的作用力，存在一定的缺陷；而Bishop法考虑了土条间作用力，得到的安全系数比其他方法略高一些，更接近实际，由于土条两侧切向力几乎相等，同时为了计算方便，毕肖普忽略了土条间切向力，即简化Bishop法[2]，正是Bishop法分析结果与实际比较接近，因此本工程选用Bishop法分析边坡的稳定性。

3.2 边坡体变形破坏类型

场地平整形成的填方边坡最大直立高度约13 m,填方采用分层碾压的硬塑状黏土，为黏性土边坡，其产生的变形破坏类型是上部的人工填土沿下伏的坡、残积黏性土产生剪切滑动，产生的边坡变形破坏滑面为圆弧形或类似圆弧形。

3.3 边坡稳定性分析[3]

3.3.1 岩土试验参数

为了全面分析各岩土层物理力学参数指标，在天然状态下采用室内土工试验和现场大型原位剪切试验确定岩土层参数值，经过综合分析，边坡土体物理力学指标见表1。

表1 边坡填土物理力学参数

3.3.2 放坡填土边坡稳定性分析

由于整个场地条件基本一样，选取填方高度最大处进行分析计算，放坡后边坡最大高度约13 m，边坡按1∶1.25坡率放坡。由于该地区基本地震烈度为6度，故考虑工况为正常工况，分析结果如图1所示，安全系数为1.136。由于本边坡工程安全等级为一级，圆弧滑动法计算所得边坡安全系数不应小于1.30[4]，可见未处理的填方边坡稳定性较差，因此需要采取合理的支护措施。

4 边坡治理[5]

计算结果表明，边坡仅按1∶1.25坡率放坡时边坡安全系数不能满足一级边坡的要求，设计采用土工格栅处理边坡，土工格栅在变电站已有丰富的工程经验，土工格栅加土袋反包植草既能节省投资又能绿化环境，符合生态护坡的绿色理念，因此本边坡工程采用土工格栅加放坡的形式进行处理。

站址边坡主要在填方区域，根据计算结果及填方高度拟采用如下处理措施，考虑到按1∶1和1∶1.25分级放坡后，填土最大高度达13 m左右，靠近顶部处3 m为避免围墙基础及其他电缆沟基础破坏，按1∶1放坡，坡面采用网格梁植草护坡，其余部分按1∶1.25放坡，坡内采用加筋土格栅对填土进行加固，坡底采用毛石挡墙进行加固，如图2所示。

为了确定加筋土工格栅与毛石挡墙相结合的方法能否满足要求，对支护后的填方边坡进行稳定性分析，得到安全系数如图3所示，为1.548，超过1.3，满足规范要求，说明处理方法的合理性。

挡墙及护坡除按常规设置排水孔外，填土前填方区域应先铺设300 mm厚碎石一层，同时填方区域内采用MF1235塑料盲沟及时排出坡内下渗雨水，保证边坡的稳定性。

5 边坡监测[6]

该边坡为一级边坡，施工结束后对边坡位移、地面裂缝等进行监控，监测项目应包括以下内容：表面位移、内部位移、裂缝、地下水位、降雨、洪水与时间关系等。监测时间为2年，根据监测数据表明边坡发生的变形量较小，整体稳定性较好。

6 结语

由于受场地限制，填方边坡放坡坡率较大，导致边坡稳定性较差，需要合适的岩土工程支护措施，边坡采用了加筋土格栅和底部挡墙相结合的支护措施，经过多年监测结果表明支护边坡稳定性较好，且治理措施经济、合理、有效，为以后类似的工程提供宝贵的设计经验。

[1] 云南省电力设计院.云南220kV路德变电站边坡专题报告[R].

[2] 张鲁渝，郑颖人.简化Bishop法的扩展及其应用[A].中国土木工程协会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集[C].北京：中国建筑工业出版社，2003：586-590.

[3] 黄 敏，李夕兵，付玉华，等.某矿山排土场边坡稳定性分析[J].矿冶工程，2007(9)：125-127.

[4] GB 50330—2013，建筑边坡工程技术规范[S].

[5] 郑颖人.边坡与滑坡工程治理[M].北京：人民交通出版社，2007.

[6] 云南省电力设计院.云南220 kV路德变电站边坡监测报告[R].

The stability analysis and control of 220 kV substation fill high slope in Yunnan Lude

Hong Yebing Ke Hong Yang Fengchun Jiang Ping

(ChinaEnergyEngineeringGroupYunnanElectricPowerDesignInstituteLimitedCompany,Kunming650051,China)

By adopting 2-Dimensional limit equilibrium theory-simplified Bishop method, the paper undertakes the stability analysis of 220 kV Lude substation in Yunnan, concludes the safety coefficient of the fill slope is lower, adopts the support measure with reinforced geo-grid and bottom rubble stone retaining wall, designs the reasonable drainage measures, and concludes the safety coefficient meets the regulation’s demands after the stability analysis of support.

Bishop method, stability analysis, treatment, reinforced geo-grid

2015-04-06

洪业冰(1973- )，男，高级工程师，注册土木工程师(岩土)； 柯 洪(1984- )，男，硕士，工程师，注册土木工程师(岩土)； 杨逢春(1963- )，男，高级工程师； 江 平(1981- )，男，硕士，高级工程师，注册土木工程师(岩土)，注册一级结构工程师

1009-6825(2015)17-0037-02

TU413.62

A