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第13卷第2期2015年4月

中国水利水电科学研究院学报

JournalofChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearch

Vol.13No.2April,2015

文章编号：1672-3031(2015)02-0091-09

向家坝水电站马延坡边坡滑坡预警研究

姜龙，汪小刚，葛怀光，孙建会，朱赵辉

(中国水利水电科学研究院，北京100038)

摘要：水电站大多修建在地质条件复杂的高山峡谷地区，各种高坝的兴建将不可避免地涉及工程高边坡的稳定性等工程地质问题。本文深入系统地对工程高边坡稳定性和边坡预警进行研究，分析工程高边坡稳定性、建立边坡预警模型和健康诊断体系。研究结果表明：(1)变形随时间增加而增大，随深度增加而减小。其变化规律表现为前期快速增加、中期缓慢增加和后期逐渐趋稳。(2)采用有限元强度折减法，进行了马延坡边坡稳定性分析，其治理前后稳定性系数为1.05和1.72。(3)采用施加边界位移方法，以等效塑性应变区域贯通作为判据，进行了边坡滑坡预警分析，建立了基于位移变形量和安全系数双重指标控制的边坡预警监控体系。

关键词：向家坝水电站；马延坡边坡；边坡稳定性；安全预警；三维数值模型

中图分类号：TV223.3+1;TU457文献标识码：Adoi:10.13244/ki,jiwhr.2015.02.002

1研究背景

我国水力资源理论蕴藏量高达6.8亿kW,其中可开发利用的资源量为3.8亿kW,居世界之首，其中68%分布在西南云、贵、川等地区。随着我国经济高速发展，极大地带动了资源和能源的开发进程，从而全面带来了水电建设领域的繁荣。如三峡、南水北调、小湾、向家坝、溪洛渡、白鹤滩、乌东德等大型工程相继或即将兴建1-2]。毫无疑问，随之也带来了众多的边坡工程问题，尤其是西部水电工程，边坡越来越高、地质结构及环境条件愈来愈复杂。这些工程边坡的稳定性状况，事关工程建设的成败与安全，对整个工程的可行性、安全性及经济性等起着重要的控制作用，并在很大程度上影响着工程建设的投资及使用效益。工程边坡稳定问题已成为我国水电工程建设中面临的主要技术问题之一，深入系统地对工程高边坡稳定性和边坡安全预警进行研究，反演工程边坡力学参数、分析工程高边坡稳定性、建立边坡安全预警监控体系，指导和优化工程设计、施工，具有非常重大的工程实践意义。建立的基于位移变形量和安全系数双重指标控制的边坡预警监控体系不仅可以直接服务于工程建设，而且对我国工程边坡稳定性和安全预警研究也会起到推动作用。

2工程概况和工程地质特征

2.1工程概况向家坝水电站是金沙江梯级开发中的最后一个梯级，是我国在建和已建的第三大水电站，为一等大(1)型工程，工程枢纽布置由大坝、厂房和升船机等建筑物组成，坝型为混凝土重力坝13-4]。

马延坡边坡位于金沙江流域的向家坝水电站坝址右岸，其上布置了诸多建筑物，从坡顶到坡脚主要有：110kV中心变电站、副地下厂房、砂石加工系统及多条道路等。

2.2工程地质特征马延坡边坡地表覆盖层主要为人工堆渣、残坡积物、崩坡积物，一般厚度0.5~6.4m;基岩为侏罗系自流井组的砂岩和泥岩，上部为灰白色、浅黄色厚层状中细砂岩夹薄层状棕黄色和砖红色细砂岩，下部为灰色泥质岩石。

收稿日期：2014-05-15

作者简介：姜龙(1980-),男，黑龙江人，博士后，高级工程师，主要从事大坝安全及滑坡预警研究。E-mail:Jiangl_zhj@126.com

向家坝水电站马延坡边坡滑坡预警研究姜龙汪小刚葛怀光孙建会朱赵辉

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在马延坡的侏罗系岩层中揭露有4条主要夹层，自下而上分别编号JC①—JC④。JC①:位于砂岩与下部的泥岩分界面下部，埋深10.8～29.6m,夹层组成物质为灰色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩岩块岩屑夹浅灰色的泥，泥由泥质岩石风化形成，结构松散，干燥状态手捏易碎，遇水可塑状。主要分布于变电站开挖边坡、500m水池边坡、456m平台开挖坡SW端。JC②:灰白色、棕黄色泥岩碎块及其风化形成的灰白色泥，干燥时泥可捏成泥粉，遇水黏性较强，可塑状。主要分布于BPZK2(5.4~6.5m)BPZK3(12.8~13.1m)、BPZK4(5.1~5.5m)、LZK23(15.3~15.8m)LZK24(5.6~7.2m)、半成品料堆场边坡、G5胶带机基础往东140m处。JC③:灰白色、棕黄色泥岩及其风化形