滇中引水石鼓水源工程強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析與治理

陳紅如,李 堅(jiān),李冬冬,劉詠弟,孫海清

(1.水利部水利工程建設(shè)質(zhì)量與安全監(jiān)督總站,北京 100080; 2.云南省滇中引水工程有限公司,云南 昆明 650205; 3.長江勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,湖北 武漢 430010)

0 引 言

邊坡工程穩(wěn)定性對(duì)工程安全至關(guān)重要[1-3]。巖質(zhì)風(fēng)化程度影響邊坡巖體的物理力學(xué)特性。對(duì)于強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)邊坡,巖石顆粒的連接遭到破壞,巖體被風(fēng)化裂隙反復(fù)切割,變得十分破碎,形成碎裂結(jié)構(gòu)巖體甚至松散土,具有強(qiáng)度和彈性模量降低、遇水易軟化、透水性增強(qiáng)、泊松比變大、變形量增加等特點(diǎn),易在暴雨季節(jié)發(fā)生滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害[4-5]。因此,強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性特征區(qū)別于一般巖質(zhì)邊坡或土質(zhì)邊坡,通常采用安全系數(shù)來評(píng)價(jià)邊坡穩(wěn)定狀態(tài),其物理意義明確、原理簡單,至今仍是邊坡穩(wěn)定性分析中的重要概念和關(guān)鍵指標(biāo)[6-7]。

隨著計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的快速發(fā)展,數(shù)值分析方法被廣泛應(yīng)用到邊坡穩(wěn)定性分析之中[8-11],包括有限元法、有限差分法(FLAC)、離散元法、邊界元法、無界元法、無網(wǎng)絡(luò)法、塊體理論等。其中,FLAC3D軟件基于連續(xù)介質(zhì)理論和顯式有限差分法[12-15],可以準(zhǔn)確模擬材料的塑性變形與破壞特性,適用于巖土體的大變形行為、非線性材料問題及失穩(wěn)破壞發(fā)展過程與機(jī)理研究[16],在邊坡大變形與安全穩(wěn)定評(píng)估方面具備很大優(yōu)勢。但是,上述理論應(yīng)用與數(shù)值分析方法在工程實(shí)踐中的應(yīng)用相對(duì)滯后[17],有必要將適用的數(shù)值分析方法應(yīng)用于實(shí)際工程,為不同工況下強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)邊坡的安全性提供判別標(biāo)準(zhǔn),為工程建設(shè)的正向設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)[18]。

本文針對(duì)滇中引水石鼓水源工程地下泵站進(jìn)水塔強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性問題,通過FLAC3D軟件對(duì)該邊坡4種不同工況下的受力與變形穩(wěn)定性、破壞區(qū)分布等進(jìn)行分析,并分別采用強(qiáng)度折減法和Morgenstern-Price法計(jì)算邊坡安全系數(shù),綜合評(píng)價(jià)該進(jìn)水塔邊坡自然狀態(tài)、開挖過程及運(yùn)行期間的穩(wěn)定性;再經(jīng)過邊坡監(jiān)測數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證支護(hù)措施的有效性以及數(shù)值分析結(jié)果的正確性,可為類似強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)邊坡的開挖支護(hù)方案設(shè)計(jì)與穩(wěn)定性判別提供參考。

1 工程地質(zhì)條件

石鼓水源工程是滇中引水工程的重要組成部分,采用提水泵站取金沙江水。取水工程主要由引水渠、泵站、地面開關(guān)站等組成。引水渠布置于石鼓鎮(zhèn)大同村下游金沙江右岸灘地,全長1 266 m,由引水口門、沉沙池段和連接段3個(gè)部分組成。泵站地下廠房近東西向分布于沖江河右岸山體中,按一級(jí)地下泵站布置。泵站建筑物主要由進(jìn)水塔、進(jìn)水流道、主變洞、主泵房及安裝場、出水隧洞、出水池、地面開關(guān)站、交通洞、通風(fēng)洞、電纜洞及廠外排水系統(tǒng)等組成。水源地下泵站建筑物采用六機(jī)一洞、兩個(gè)水力單元布置,與2條進(jìn)水隧洞對(duì)應(yīng)。進(jìn)水塔前沿寬度為60 m,分2段布置,單塔寬為30 m,順?biāo)飨蜷L18.5 m。綜合考慮淹沒深度要求、底板及隧洞進(jìn)口巖體條件等因素,確定進(jìn)水塔建基面高程1 800 m。

進(jìn)水塔地面高程一般為1 825～1 828 m。地表第四系地層主要為沖洪積砂礫卵石、土夾卵礫石及洪坡積塊碎石土。據(jù)鉆孔揭露:塔基部位覆蓋層厚度約6.3～30.7 m,表層主要為土夾卵礫石,結(jié)構(gòu)呈稍密狀,下部主要為砂礫卵石及碎礫石土夾塊石,結(jié)構(gòu)總體中密-密實(shí);基巖主要為冉家灣組第四段上層(D1r4-2)灰-灰綠色絹云石英片巖、絹云微晶片巖及灰?guī)r等,片巖類巖體中裂隙較發(fā)育。區(qū)內(nèi)主要發(fā)育f7、f8、f9等3條小規(guī)模斷層,對(duì)工程影響小,巖層產(chǎn)狀一般為285°～302°∠28°～44°,巖體強(qiáng)、弱風(fēng)化帶厚度一般為14.7～27.4 m、38～53 m,地下水位埋深一般1.67～2.20 m,建基面位于地下水位以下23～24 m。

進(jìn)水塔所在部位北側(cè)邊坡主要為強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)邊坡,巖性為絹云石英片巖夾絹云微晶片巖及片理化灰?guī)r,巖質(zhì)軟-較堅(jiān)硬,巖體完整性差-破碎,邊坡雖屬逆向坡結(jié)構(gòu),自然邊坡整體穩(wěn)定,但表層強(qiáng)風(fēng)化巖體裂隙總體較發(fā)育,受裂隙、開挖臨空面等組合切割,邊坡局部穩(wěn)定問題突出。

2 邊坡穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算方法

強(qiáng)度折減法定義邊坡安全系數(shù)為巖體的實(shí)際抗剪強(qiáng)度與折減后臨界破壞時(shí)的剪切強(qiáng)度之比[19]。在FLAC3D中求解安全系數(shù)時(shí),以數(shù)值計(jì)算的收斂性作為失穩(wěn)判據(jù)。假定數(shù)值計(jì)算模型采用摩爾-庫倫本構(gòu)模型,首先給黏聚力設(shè)定一個(gè)大值來改變內(nèi)部應(yīng)力,獲得體系達(dá)到力平衡的典型時(shí)步Nr;然后基于給定的安全系數(shù),通過式(1)～(2)來調(diào)整巖體的強(qiáng)度指標(biāo)黏聚力(c)和內(nèi)摩擦角(φ):

cF=c/Ftrial

(1)

φF=tan-1(tanφ/Ftrial)

(2)

式中:cF為折減后的黏聚力;φF為折減后的內(nèi)摩擦角;Ftrial為折減系數(shù)。

執(zhí)行Nr時(shí)步,如果體系不平衡力與典型內(nèi)力比率R<1×10-3,則認(rèn)為體系達(dá)到了力平衡;否則再執(zhí)行Nr時(shí)步,直至R<1×10-3后退出當(dāng)前計(jì)算,開始新一輪的折減計(jì)算。通過不斷增大折減系數(shù),反復(fù)分析計(jì)算邊坡穩(wěn)定性,直至其達(dá)到臨界破壞,此時(shí)得到的折減系數(shù)即為安全系數(shù)Fs。

摩根斯坦-普萊斯法(Morgenstern-Price法)是可計(jì)算任意形狀滑動(dòng)面安全系數(shù)的條分法。該方法假定各土條的切向條間力X與法向條間力E的比值用條間力函數(shù)f(x)與一個(gè)待定比例系數(shù)λ的乘積表示,即

X=λf(x)E

(3)

3 邊坡穩(wěn)定分析計(jì)算條件

3.1 計(jì)算參數(shù)

進(jìn)水塔邊坡涉及的巖層主要為灰?guī)r、綠泥石英片巖,夾雜部分綠泥絹云片巖。開挖主要在強(qiáng)風(fēng)化巖體內(nèi)進(jìn)行。具體巖體物理力學(xué)參數(shù)見表1。計(jì)算模型中,各巖土體均采用以Mohr-Coulomb準(zhǔn)則為屈服函數(shù)的理想彈塑性模型。

根據(jù)地應(yīng)力測試結(jié)果,考慮了構(gòu)造應(yīng)力的影響。進(jìn)水塔邊坡設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值加速度代表值概率水準(zhǔn)取基準(zhǔn)期50 a超越概率10%,相應(yīng)水平地震動(dòng)峰值加速度為0.251g。

3.2 計(jì)算工況

進(jìn)水塔邊坡分級(jí)開挖,邊坡開挖最高高程1 897 m,底部高程1 800 m。高程1 845 m以上按1∶0.8開挖,高程1 817.0～1 845.0 m按1∶0.7開挖,高程1 817.0～1 800.0 m為直立邊坡。馬道寬3.0～9.6 m。針對(duì)進(jìn)水塔邊坡開挖穩(wěn)定性和運(yùn)行期蓄水、降雨、地震荷載對(duì)邊坡變形及應(yīng)力狀態(tài)的影響,共進(jìn)行了多種工況組合計(jì)算,方案如表2所示。

表2 邊坡計(jì)算工況

3.3 數(shù)值分析模型

選取典型進(jìn)水塔邊坡剖面為研究對(duì)象,邊坡坡頂高程為1 966 m,開挖最高高程1 897 m,底部高程1 800 m,開挖坡高約97 m?；谶吰缕拭?圖1),建立了準(zhǔn)三維數(shù)值分析模型(圖2):剖面所在面為XY平面,Y軸正向?yàn)楦叱谭较?模型底部高程為1 700 m;X方向指向山內(nèi)側(cè)方向?yàn)檎?Z軸垂直XY平面,遵從右手法則;邊坡模型三維尺寸為315 m×266 m×9 m(X×Y×Z)。邊坡模型中,單元數(shù)為8 626,節(jié)點(diǎn)數(shù)為17 580。

圖1 工程地質(zhì)剖面及開挖示意Fig.1 Diagram of engineering geological section and excavation

圖2 進(jìn)水塔邊坡計(jì)算模型Fig.2 Calculation model of intake tower slope

4 邊坡穩(wěn)定性分析結(jié)果

4.1 天然狀態(tài)

圖3給出了天然狀態(tài)下邊坡的最大主應(yīng)力(σ1)和最小主應(yīng)力(σ3)等色區(qū)圖。坡體內(nèi)的應(yīng)力分布總體上符合自重作用下自然邊坡應(yīng)力場分布的一般規(guī)律,即在坡表附近,應(yīng)力矢量方面發(fā)生偏轉(zhuǎn),最大主應(yīng)力方向基本平行于坡面,最小主應(yīng)力趨近于零。自然邊坡整體上處于壓應(yīng)力狀態(tài),最大主壓應(yīng)力超過5 MPa。自然邊坡的塑性區(qū)分布如圖4所示,塑性區(qū)主要分布在邊坡綠泥(絹云)片巖以及坡腳強(qiáng)風(fēng)化巖體內(nèi),以剪切破壞為主。

圖3 天然狀態(tài)下邊坡應(yīng)力場Fig.3 Slope stress field in natural state

圖4 天然狀態(tài)下邊坡塑性區(qū)Fig.4 Slope plastic zone map in natural state

4.2 開挖工況

圖5為開挖引起的增量位移等色區(qū)圖和矢量圖。邊坡開挖引起的卸荷回彈變形基本為斜向上朝向坡外,開挖邊坡整體位移一般在5～20 mm之間,變形主要集中在高程1 862 m以下開挖坡面,且隨著高程的減小而呈增大的趨勢。

圖5 開挖工況下邊坡增量位移分布Fig.5 Incremental displacement distribution of slope under excavation condition

邊坡最大增量位移為57.0 mm,出現(xiàn)在高程1 832 m平臺(tái)綠泥(絹云)片巖出露處;高程1 817 m以下直立邊坡處朝向坡外的水平位移較大,最大值為25.9 mm。

圖6為開挖支護(hù)后邊坡的最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力云圖,開挖坡腳附近存在局部的應(yīng)力集中,開挖邊坡總體上處于壓應(yīng)力狀態(tài),開挖坡面拉應(yīng)力區(qū)主要分布在邊坡高程1 832 m以下的開挖坡面附近巖體內(nèi),最大拉應(yīng)力值不超過0.1 MPa。

圖6 開挖工況下邊坡應(yīng)力場分布Fig.6 Stress field distribution of slope under excavation condition

開挖邊坡塑性區(qū)分布如圖7所示。開挖過程中邊坡強(qiáng)風(fēng)化帶內(nèi)部分塑性區(qū)得到清除,開挖后邊坡塑性區(qū)主要在開挖坡面附近強(qiáng)風(fēng)化帶以及坡腳部位分布,以剪切破壞為主,開挖坡面塑性區(qū)深度一般為3～7 m,坡腳局部深度為9 m。開挖完成后,預(yù)應(yīng)力錨索受力在1 468～1 492 kN之間。

圖7 開挖工況下邊坡塑性區(qū)分布Fig.7 Distribution of plastic zone of slope under excavation condition

4.3 運(yùn)行工況

圖8為進(jìn)水口水位上升至正常運(yùn)行水位1 825 m時(shí)邊坡的增量位移(相對(duì)于開挖工況)分布圖。進(jìn)水口水位上升引起的增量變形以斜向上的浮托變形為主。正常運(yùn)行水位工況下,邊坡增量位移一般在3～10 mm之間,位移主要集中在直立邊坡附近。

圖8 正常運(yùn)行水位工況下開挖邊坡的增量位移分布Fig.8 Incremental displacement distribution of excavation slope under normal operating water level

進(jìn)水口水位上升對(duì)邊坡的應(yīng)力場和塑性區(qū)分布影響不大。正常運(yùn)行水位工況下,邊坡應(yīng)力場的分布規(guī)律與開挖工況基本相同;除坡腳附近塑性區(qū)分布范圍有所增加,其他部位塑性區(qū)無明顯變化。圖9為塑性區(qū)分布。

圖9 正常運(yùn)行水位工況下開挖邊坡的塑性區(qū)分布Fig.9 Distribution of plastic zone of excavated slope under normal operating water level

4.4 地震工況

對(duì)于地震作用,考慮50 a超越概率10%的地震動(dòng)作用,地震水平加速度為0.251g,采用擬靜力法模擬地震荷載,地震力的方向?yàn)樗角抑赶蜻吰屡R空方向。

圖10為開挖邊坡在地震作用下的增量變形。在水平向荷載的作用下,邊坡整體變形以朝向河谷方向的水平位移為主。邊坡變形較大區(qū)域在邊坡中上部,最大位移出現(xiàn)在坡頂處,量值為24 mm。應(yīng)力場的分布與開挖邊坡相比較,無大的變化,基本上沒有拉應(yīng)力區(qū)。塑性區(qū)的分布與開挖邊坡相比較,無明顯變化,基本上沒有新增塑性區(qū)。

圖10 地震工況下開挖邊坡的增量位移分布Fig.10 Incremental displacement distribution of excavation slope under seismic condition

4.5 降雨工況

分析邊坡開挖完成后強(qiáng)降雨作用對(duì)邊坡的影響,以考慮坡表暫態(tài)飽和區(qū)的孔隙水壓力及強(qiáng)度參數(shù)降低來模擬降雨的作用。圖11為降雨工況下開挖邊坡增量位移分布,圖12為邊坡塑性區(qū)分布。降雨對(duì)邊坡變形的影響主要集中在邊坡上部強(qiáng)風(fēng)化帶及坡腳直立邊坡附近巖體內(nèi),最大位移值為10 mm,出現(xiàn)在坡腳直立邊坡處;邊坡上部強(qiáng)風(fēng)化帶巖體呈現(xiàn)出整體朝向坡外的變形趨勢,位移一般在5～8 mm之間;其他部位位移值一般在5 mm以內(nèi)。

圖11 降雨工況下開挖邊坡的增量位移分布Fig.11 Incremental displacement distribution of excavation slope under rainfall condition

圖12 降雨工況下開挖邊坡的塑性區(qū)分布Fig.12 Distribution of plastic zone of excavated slope under rainfall condition

坡腳及邊坡上部強(qiáng)風(fēng)化帶軟巖及中硬巖內(nèi)塑性區(qū)范圍及深度有所擴(kuò)大。降雨入滲的影響區(qū)域主要集中在坡面淺層巖土體內(nèi),因此對(duì)整個(gè)邊坡的應(yīng)力分布影響不大。

4.6 邊坡安全系數(shù)

采用強(qiáng)度折減法分析了各計(jì)算工況下進(jìn)水塔邊坡剖面邊坡進(jìn)入臨界狀態(tài)下的失穩(wěn)路徑和安全系數(shù)。圖13展示了搜索得到的邊坡潛在最危險(xiǎn)滑移路徑,圖14展示了運(yùn)用邊坡極限平衡法分析得到的失穩(wěn)區(qū)域。

圖13 開挖邊坡臨界失穩(wěn)狀態(tài)變形特性Fig.13 Deformation characteristics of excavation slope in critical unstable state

圖14 開挖后邊坡失穩(wěn)最危險(xiǎn)滑動(dòng)面及滑體條分示意Fig.14 Most dangerous slide surface and slide mass of slope instability after excavation

采用Morgenstern-Price方法對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行極限平衡分析。計(jì)算得到的邊坡失穩(wěn)模式:失穩(wěn)區(qū)域主要集中在邊坡上部強(qiáng)卸荷帶巖體內(nèi),在高程1 963 m處形成后緣拉裂面,大致沿強(qiáng)弱風(fēng)化界面滑動(dòng),前緣剪出口大致位于高程1 868 m部位,邊坡在各種工況下的穩(wěn)定性安全系數(shù)為1.15～1.48。采用極限平衡法得到邊坡在各種工況下的安全系數(shù)為1.17～1.52,安全系數(shù)與失穩(wěn)區(qū)域均與強(qiáng)度折減法得到的結(jié)果基本一致,如表3所示。

表3 進(jìn)水塔邊坡剖面邊坡各工況安全系數(shù)

兩種方法得到的安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。除降雨工況外,其他工況邊坡有一定的安全裕度。進(jìn)水塔邊坡在降雨工況下安全系數(shù)只能達(dá)到規(guī)范最低要求,安全裕度有限。為加強(qiáng)邊坡降雨工況下的安全性,根據(jù)邊坡失穩(wěn)區(qū)域分布情況,需對(duì)高程1 862 m以上開挖坡面的預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行加密布置。

進(jìn)水塔邊坡下部分布有綠泥(絹云)片巖,易對(duì)邊坡局部變形造成不利影響,應(yīng)對(duì)該部分軟巖進(jìn)行置換。高程1 817 m以下直立邊坡(開挖高度18 m)在開挖過程中產(chǎn)生了較大的水平朝向坡外變形,易對(duì)邊坡的穩(wěn)定性造成不利影響,應(yīng)加強(qiáng)該部位支護(hù)強(qiáng)度。施工過程中需減小對(duì)這些部位的開挖擾動(dòng),及時(shí)進(jìn)行噴錨支護(hù),強(qiáng)化截排水措施,并加強(qiáng)變形監(jiān)測。

5 支護(hù)措施與監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

根據(jù)邊坡穩(wěn)定性數(shù)值分析結(jié)果,結(jié)合邊坡實(shí)際情況,確定該進(jìn)水塔邊坡主要支護(hù)形式為系統(tǒng)錨桿+掛鋼筋網(wǎng)+噴混凝土+混凝土面板+排水孔+錨索,如圖15所示。系統(tǒng)錨桿直徑為25 mm,長度L為600 cm,間排距為150 cm×150 cm;錨索采用設(shè)計(jì)噸位T=2 000 kN、長度L=50 m,T=2 000 kN、L=40 m,T=2 000 kN、L=30 m,T=1 500 kN、L=40 m共4種類型。針對(duì)不同深度的強(qiáng)風(fēng)化巖層設(shè)計(jì)不同的錨索深度,保證錨索內(nèi)錨段布置在完整性較好的基巖里面,錨索外錨段設(shè)置在混凝土面板上,確保錨索整體受力。

圖15 進(jìn)水塔邊坡典型支護(hù)斷面形式(尺寸單位:cm)Fig.15 Typical support section form of intake tower slope

依據(jù)監(jiān)測布置,進(jìn)水塔邊坡布置4個(gè)監(jiān)測斷面,共計(jì)4個(gè)測斜孔、5套多點(diǎn)位移計(jì)(四點(diǎn)式)、20支錨桿應(yīng)力計(jì)、14臺(tái)錨索測力計(jì)(其中1 500 kN量級(jí)6臺(tái),2 000 kN量級(jí)8臺(tái))以及3個(gè)水位孔對(duì)邊坡變形、支護(hù)(錨固)應(yīng)力及地下水位進(jìn)行監(jiān)測。地下泵站進(jìn)水塔邊坡安全監(jiān)測儀器布置見圖16。

圖16 進(jìn)水塔邊坡安全監(jiān)測儀器布置Fig.16 Layout of safety monitoring instruments for intake tower slope

截至2023年5月,進(jìn)水塔邊坡測斜孔孔口最大累計(jì)合位移為22.57 mm,位移變化漸趨于平穩(wěn);孔內(nèi)無明顯滑動(dòng)位移;多點(diǎn)位移計(jì)實(shí)測內(nèi)部變形在26.2 mm以內(nèi)(圖17);實(shí)測錨桿支護(hù)應(yīng)力介于-91.1～135.2 MPa之間(圖18);錨索測力計(jì)鎖定后,荷載損失小,錨索荷載趨于平穩(wěn)(圖19);目前進(jìn)水塔邊坡各監(jiān)測物理量變化量較小,各項(xiàng)監(jiān)測成果趨于平穩(wěn),邊坡整體處于變形與受力安全穩(wěn)定狀態(tài)。

注:35,20,10 m均為點(diǎn)位與孔口的距離。圖17 多點(diǎn)位移計(jì)典型位移-時(shí)間變化過程線Fig.17 Typical displacement-time variation hydrograph of multipoint displacement meter

圖18 錨桿應(yīng)力計(jì)典型應(yīng)力-時(shí)間過程曲線Fig.18 Typical stress-strain process curve of anchor stress meter

圖19 進(jìn)水塔邊坡錨索測力計(jì)累計(jì)荷載損失過程線Fig.19 Accumulated load loss hydrograph of anchor cable dynamometer for intake tower slope

6 結(jié) 論

本文采用三維顯式有限差分法,對(duì)滇中引水石鼓水源工程地下泵站進(jìn)水塔強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)邊坡在各種工況下的穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算分析,獲得了邊坡的變形場、應(yīng)力場、塑性區(qū)分布以及安全系數(shù),取得以下主要研究結(jié)論。

(1) 進(jìn)水塔邊坡開挖引起的卸荷回彈變形為斜向上朝向坡外,變形主要集中在高程1 862 m以下開挖坡面,開挖邊坡整體位移一般在5～20 mm。開挖坡腳附近存在局部應(yīng)力集中,邊坡總體上處于壓應(yīng)力狀態(tài),拉應(yīng)力區(qū)主要分布在高程1 832 m以下開挖坡面附近巖體內(nèi);塑性區(qū)主要分布在開挖坡面附近強(qiáng)風(fēng)化帶以及坡腳部位,以剪切破壞為主,深度一般為3～9 m,以壓剪破壞為主。

(2) 邊坡潛在失穩(wěn)區(qū)域主要集中在邊坡上部強(qiáng)卸荷帶巖體內(nèi),高程1 963 m處形成后緣拉裂面,大致沿強(qiáng)弱風(fēng)化界面滑動(dòng),前緣剪出口大致位于高程1 868 m。強(qiáng)度折減法得到的各工況安全系數(shù)為1.15～1.48,極限平衡法得到的各工況安全系數(shù)為1.17～1.52。兩種方法得到的安全系數(shù)與失穩(wěn)區(qū)域范圍結(jié)果基本一致。邊坡安全系數(shù)滿足規(guī)范要求,除降雨工況外,其他工況邊坡有一定的安全裕度。

(3) 進(jìn)水塔邊坡在降雨工況下安全裕度有限,根據(jù)邊坡失穩(wěn)區(qū)域分布情況,對(duì)高程1 862 m以上開挖坡面的預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行加密布置。邊坡下部分布有綠泥(絹云)片巖,易對(duì)邊坡局部變形造成不利影響,因此對(duì)該部分軟巖進(jìn)行置換。高程1 817 m以下直立邊坡(開挖高度18 m)在開挖過程中產(chǎn)生了水平朝向坡外的較大變形,因此加強(qiáng)該部位支護(hù)強(qiáng)度。同時(shí)在施工過程中,減小對(duì)這些部位的開挖擾動(dòng),及時(shí)進(jìn)行噴錨支護(hù),強(qiáng)化截排水措施,并加強(qiáng)變形監(jiān)測。

(4) 進(jìn)水塔邊坡的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明,該邊坡受力與變形均處于安全穩(wěn)定狀態(tài),驗(yàn)證了強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)邊坡針對(duì)性支護(hù)措施的有效性以及數(shù)值分析結(jié)果的正確性。研究成果可為類似強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)邊坡的開挖支護(hù)方案設(shè)計(jì)與穩(wěn)定性判別提供參考。