核电站高挖方边坡稳定性评价与设计

第25卷第5期土工基础^ 1.25抖0.5 2011 年 10月8011211运.抓01100.2011
聂文波：，骆建宇2，叶静风：，邵东风1
(乙中南电力设计院勘测分公司，武汉430071； 2^长江科学院，武汉43001(0
摘要：从地形地貌、地层岩性、地质构造、地下水及不良地质作用等方面对芜湖核电站东侧高挖方边坡的工程地质条件进行了详细分析，采用工程地质类比、赤平投影分析、极限平衡分析等定性与定量分析相结合的方法评价了芜湖核电东站侧高挖方边坡的稳定性，进而提出边坡设计方案。

关键词：核电站，高挖方边坡，赤平投影，稳定性评价，边坡设计
中图分类号：？642 文献标识码：8文章编号：1004-3152(2011)05-0057-03
1工程概况
芜湖核电站位于安徽省内巴茅山区域，为长江干流右岸丘陵山地，北临长江，东、南面为芦南圩。

场平后场地周边将形成总长约4丨3 的人工边坡，其中挖方边坡6处，最大坡高53拉。

挖方边坡位于厂址东侧，分两段，徐家山西侧边坡长度200 拉，走向徐家山北侧边坡长度330拉，走向^2。

最高边坡坡脚距核岛最近距离在5倍坡高左右，与核安全关联性低，为非核安全级边坡。

2边坡工程地质条件
边坡区地貌主要为丘陵山地，自然坡度25"〜30。

边坡区未见断裂构造，地质构造形迹主要表现为节理裂隙及层理。

节理裂隙以风化裂隙和构造裂隙为主，风化裂隙主要发育于三叠系变质矽卡岩中。

矽卡岩中风化裂隙多沿石榴石晶体颗粒之间发育，岩石结构松散，裂隙曲折多变，多无充填。

构造裂隙为区域构造应力的作用所致。

全风化、强风化层中已不可辨，主要 见于中等风化和微风化岩体内。

以剪切节理为主，压性或压剪性，少量张性或张剪性，多呈“X”型共鈪节理，产状比较稳定。

节理多平直，面粗糙，延伸长度及规模较小。

发育于中等风化岩体内的节理面上有少量褐黄色铁质浸染，一般无充填，呈闭合一微张状态，发育于微风化岩体内的节理均为闭合状态，或 为后期石英、方解石脉充填。

在边坡范围内的天然露头〈人工采石边坡处，分别对中等风化的泥质粉砂岩（含炭粉砂质泥岩、粉 砂岩、杂砂岩）及硅质岩进行了 3处节理统计，从统计结果看，测区内以走向的节理最为发育，~研向节理次之，且以陡倾角居多。

二叠系大隆组硅质岩（局部夹少量页岩八地层产状以倾向340。

〜360。

、倾角30。

〜50。

居多。

主厂区 主要岩性是二叠系龙潭组的泥质粉砂岩（夹含炭粉砂质泥岩、粉砂岩、及其它薄夹层，地层产状以倾向330。

〜350。

、倾角30。

〜50。

居多。

边坡区内揭露的地层有第四系残积层粉质粘土、含碎石粉质粘土。

揭露的岩层有二叠系大隆组硅质岩和龙潭组泥质粉砂岩〈夹含炭粉砂质泥岩、粉 砂岩〉。

边坡区内地下水类型主要是第四系松散土类孔隙水和基岩裂隙水两大类。

丘陵钻孔内水位消散快，钻孔深度内多无水。

3挖方边坡稳定性分析
3.1工程地质类比法
(工）徐家山西侧山体（对应剖面I 一工'）
此处边坡位于厂址东南侧，边坡长度200拉，坡 高45拉。

岩性为泥质粉砂岩和硅质岩，厂坪标高以上为残积含碎石粉质粘土和强风化基岩。

岩体中不存在连续的含水层，仅局部张节理中存在少量裂隙水，地下水活动能力弱，边坡受地下水活动影响小。

基岩产状330。

一10。

乂45。

一60。

，为切向坡，节理裂隙发育，岩体破碎，自然坡度一般为17。

〜25。

，自然
收稿日期：2011-07-15
作者简介：聂文波，男，1977年生，高级工程师，2003年毕业于中国地质大学岩土工程专业，主要从事岩土工程勘察设计工作。

58土工基础2011
坡体稳定。

在坡脚强风化基岩出露地段，边坡坡度
在35。

〜45。

，该边坡除节理密集带有时发生掉块外，
整体上是稳定的，因此根据工程地质类比法，基岩出
露地段人工边坡坡角可按35"〜45"考虑。

局部地段
挖山切脚，出露岩性为含碎石粉质粘土，坡高约1〜
3拉，坡度30"〜40"，未作支护，坡体稳定性较好，含
碎石粉质粘土地段人工边坡坡角可考虑在30。

〜
40。

(之）徐家山北侧山体（对应剖面2 — 00
此处边坡位于厂址东南侧，边坡长度330拉，坡 高53拉。

岩性为硅质岩，厂坪标高以上为残积含碎石粉质粘土或含粘性土碎石、强风化基岩。

岩体中不存在连续的含水层，仅局部张节理中存在少量裂隙水，地下水活动能力弱，边坡受地下水活动影响小。

基岩埋藏较深，未测得基岩产状，根据周边基岩类推，此处基岩产状330。

一350。

乂45。

，为顺向坡，自然坡度一般为20"〜30。

，自然坡体稳定。

此处山体表层未见基岩，坡脚局部地段挖山切脚，出露岩性为含碎石粉质粘土，坡高约1〜3拉，坡度30。

〜40。

，未 作支护，坡体稳定性较好，因此，含碎石粉质粘土地段人工边坡坡角可按30"〜40"考虑。

3.2赤平投影分析法
借助赤平极射投影可直观地分析各种结构面组合与边坡坡面的空间关系，确定最不利结构面组合，为稳定性分析提供边界条件。

现对徐家山西侧边坡进行赤平极射投影分析，人工坡按4 5 "开挖坡角考虑。

赤平投影图见图1。

图1徐家山西侧天然边坡赤平投影图
该地段边坡岩性主要为泥质粉砂岩（夹含炭粉砂质泥岩、粉砂岩、杂砂岩；该边坡发育两组优势节理，一组优势节理走向与边坡走向近于垂直，利于边坡稳定；另一组优势节理走向与边坡走向小角度斜交，但节理贯通性较差，顺节理滑动可能性较小；地 层走向与边坡走向近垂直，无顺层滑动的条件，且未 发现软弱层面存在，利于边坡稳定。

总体上分析该边坡是稳定的，仅局部存在小型楔形体滑落的可能。

3.3极限平衡分析法
采用复杂平面滑动稳定分析法，计算采用通用方法和法；土质边坡采用复杂土层土坡稳定分析法，假定土体按圆弧滑动，计算采用瑞典条分法和简化法。

校核工况分正常运行工况和正常运行工况十100年一遇最大降雨士见度地震两种。

正常运行工况计算结果见表1，正常运行工况+100年一遇暴雨十见度地震状态计算结果见表2。

表1不同放坡比的稳定性计算结果表（正常运行工况）
剖面丄一丄'稳定性系数
①
②
①
②
自然斜坡
3‘600
3‘599
1.741
1.738
1 : 0‘75
1. 267
1. 267
放坡比
1 : 1
1322
1322
1252
1256
1 : 1.
133
133
1：1 5
1396
1396
1355
1355
剖面表2不同放坡比的稳定性计算结果表丨正常运行工况+100年一遇暴雨十1度地震》
稳定性系数
自然斜坡1：0‘ 75
放坡比
1： 1
①
②
①
②
3 283
3 282
1 589
1 607
11891 242
1 241
1 152
1 153
1253
1253
1 315
1 314
1 297
1 298
注：对岩质边坡①为通用方法，②为3113法；对于土质边坡，①为瑞典条分法，②为简化的极士叩法
第5期聂文波等：核电站高挖方边坡稳定性评价与设计59
计算结果表明：①在天然状态下，各剖面的稳定系数均大于1丨3 0，说明各段边坡在天然状态下是稳定的；②不同放坡坡角对稳定性的影响不同，总体上，随着放坡坡角的增大，稳定性系数呈减少的趋势。

4挖方边坡设计方案
4.1设计原则
(工）以边坡稳定性计算结果为依据，在确保开挖边坡整体稳定的基础上，兼顾局部不稳定。

〈2 挖方边坡设计以削坡为主，辅以护坡措施。

〈3 设置截水、排水设施，防止地表水冲刷、下渗及地下水富集，截水、排水系统与厂内外排水系统衔接。

0边坡加固治理措施本着经济合理、技术可行的原则。

满足施工技术前提下，尽量降低施工难度。

4.2设计方案
依照上述原则，从安全可靠、经济合理、技术可行等方面出发，挖方边坡设计为：
徐家山西侧山体：边坡总长度200拉，坡高45拉，设计八级坡，坡比1 :1.5，每级坡高6拉，马道宽度3拉。

基岩坡根据开挖情况采用不同的支护手段，基岩完整地段采用喷浆护坡；较破碎地段采用挂网喷浆护坡；掉块严重地段采用格构锚杆护坡，土坡 采用浆砌石格构植草护坡。

截流沟在边坡顶部，沿 坡顶布置，以排除边坡外部汇水。

徐家山北侧山体：边坡总长度330拉，坡高53 拉，设计九级坡，坡比1 :1，每级坡高8拉，马道宽度3拉。

第三级到第七级坡土质为含碎石粉质粘土或含粘性土碎石，坡比1 :1. 5，每级坡高6拉，马道宽度3拉。

基岩坡根据开挖情况采用不同的支护手段，基岩完整地段采用喷浆护坡；较破碎地段采用挂网喷浆护坡；掉块严重地段采用格构锚杆护坡，土坡采用浆砌石格构植草护坡。

截流沟在边坡顶部，沿 坡顶布置，以排除边坡外部汇水。

参考文献
⑴苏生瑞，李同录.连云港核电站高边坡稳定性评价与设计[幻.
岩石力学与工程学报，2000,190
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