SL386-2007水利水电工程边坡设计规范.doc
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1、ICS 93.160 P 59 中华人民共和国水利行业标准 SLSL 386-2007386-2007 水利水电工程边坡设计规范 Design code for engineered slopes in water resources and hydropower projects 2007-07-14 发布 2007-10-14 实施 中华人民共和国水利部 发布 SL 前 言 根据水利部水利水电规划设计管理局水总局科2001 1 号文,按照水利技术标 准编写规定 (SL 1-2002)的要求,制定本标准。 本标准共 7 章 22 节 212 条和 6 个附录,主要技术内容包括: 边坡设计的基
2、本规定; 边坡稳定性判别和岩土抗剪强度指标强度; 边坡的计算和分析; 边坡治理和加固措施以及安全监测设计。 本标准批准部门:中华人民共和国水利部 本标准主持机构:水利部水利水电规划设计总院 本标准解释单位:水利部水利水电规划设计总院 本标准主编单位:黄河勘测规划设计有限公司 本标准参编单位:中国水利水电科学研究院 本标准出版、发行单位:中国水利水电出版社 本标准主要起草人:孙胜利 赵洪岭 潘家铨 邹铁华 刘丰收 陈祖煜 李治明 王 跃 李海河 王新奇 吴长征 汪小刚 韩秋茸 贾志欣 本标准审查会议技术负责人:刘志明 本标准体例格式审查人:陈登毅 1 目目 次次 1 总则1 2 主要术语2 3
3、基本规定4 3.1 基本资料4 3.2 边坡级别确定4 3.3 边坡运用条件划分5 3.4 抗滑稳定安全系数标准6 4 边坡稳定性判别和岩土体抗剪强度指标确定7 4.1 一般规定7 4.2 破坏模式和稳定性判别7 4.3 岩体抗剪强度指标的取值方法8 4.4 土体抗剪强度指标的取值方法9 5 边坡的计算和分析12 5.1 渗流计算12 5.2 稳定计算12 5.3 应力和变形计算13 6 边坡治理和加固15 6.1 边坡治理和加固的一般规定15 6.2 减载、边坡开挖和压坡17 6.3 排水和防渗17 6.4 坡面防护19 6.5 非预应力锚杆21 6.6 预应力锚杆21 6.7 支挡结构23
4、 6.8 抗滑洞塞25 7 安全监测设计26 7.1 一般规定26 7.2 安全监测项目设置和设施布置27 7.3 安全监测资料的整编与分析29 附录 A 边坡失稳模式判别30 附录 B 岩质边坡稳定性初步判别 34 附录 C 土质边坡抗剪强度确定 40 附录 D 抗滑稳定计算40 附录 E 预应力锚杆锚固段长度确定.56 附录 F 抗滑桩计算.58 标准用词说明61 条文说明62 1 总则64 3 基本规定66 3.2 边坡级别确定66 3.3 边坡运用条件划分69 2 3.4 稳定安全系数标准71 4 边坡稳定性判别和岩土体抗剪强度指标确定75 4.1 一般规定75 4.2 破坏模式和稳定
5、性判别76 4.3 边坡岩体抗剪强度指标的取值方法79 4.4 土体抗剪强度指标的取值方法81 5 边坡的计算和分析85 5.1 渗流计算85 5.2 稳定计算86 5.3 应力和变形计算98 6 边坡治理和加固措施104 6.1 边坡治理和加固措施的一般规定104 6.2 减载、边坡开挖和压坡108 6.3 排水和防渗109 6.4 坡面防护111 6.5 非预应力锚杆113 6.6 预应力锚杆114 6.7 支挡结构121 6.8 抗滑洞塞126 7 安全监测设计127 7.1 一般规定127 7.2 监测项目设置与设施布置128 7.3 安全监测资料的整编与分析129 1 1 1 总总则
6、则 1.0.1 为了规范水利水电工程边坡设计,使之达到安全可靠、技术可行、经济合理, 特制定本规范。 1.0.2 本规范适用于大、中型水利水电工程中的 15 级边坡的设计,但有规范明确规 定的除外。永久冻土区的边坡设计应进行专门研究。 1.0.3 水利水电工程边坡应根据水文、气象、地形、地质条件,并考虑工程总体布置 和建筑物运用对边坡的要求等进行设计。应重视施工期地质和安全监测的反馈资料分 析,结合实际情况的变化,修正设计。 1.0.4 水利水电工程边坡设计应综合利用工程实践经验和科学研究成果,并积极慎重 地采用国内、外先进技术。 1.0.5 水利水电工程边坡设计除应符合本规范外,尚应符合国家
7、现行的有关技术标准 的规定。 2 2 2 主主要要术术语语 2.0.1 水利水电工程边坡 Engineered slopes in water resources and hydropower projects 修建水利水电工程形成的、因修建水利水电工程有可能影响其稳定的边坡统称为 水利水电工程边坡。 2.0.2 开挖边坡 excavated slope 因修建水工建筑物和水利水电工程场区内其他建筑物开挖形成的边坡。 2.0.3 自然边坡 natural slope 天然存在的、由自然营力形成的边坡,包括滑坡、倾倒变形体边坡。 2.0.4 临时边坡 temporary slope 仅在短时间或
8、工程施工期处于临空状态,修建建筑物后边坡不再处于临空状态的 边坡。 2.0.5 永久边坡 permanent slope 长期处于临空状态的边坡。 2.0.6 稳定边坡 stable slope 未出现明显的变形、裂缝和其他失稳迹象,处于稳定状态的边坡。 2.0.7 失稳 slope failure 边坡发生滑动、溃屈、倾倒、崩塌、坍塌、拉裂和流动的现象称为失稳。 2.0.8 失稳边坡 unstable slope 处于正在滑动、溃屈、倾倒、崩塌、坍塌、拉裂或流动的边坡。 2.0.9 已失稳边坡 failed slope 已经发生了滑动、溃屈、倾倒、崩塌、坍塌、拉裂或流动的边坡。 2.0.10
9、 潜在滑动面 potential slip surface 具有特定的物理力学和几何条件,可能成为边坡稳定体与滑动体分离的界面。 2.0.11 减载 unloading 采用从边坡顶部开挖、削坡的方法,减少边坡自身荷载,提高边坡稳定性的措施。 3 2.0.12 锚杆 anchor,anchorage, tendon 由锚固体、锚杆体、外锚头组成的将拉力传递到岩土体的锚固体系。 2.0.13 预应力锚杆 prestressed anchor 对锚杆杆体的自由段施加张拉力,使之弹性伸长而施加预应力的锚杆。 2.0.14 非预应力锚杆 non-prestressed anchor 不施加预应力的锚杆
10、。 2.0.15 拉力型锚杆 tensioned anchor 对锚杆施加预应力时,锚固段注浆体处于受拉状态的锚杆。 2.0.16 压力型锚杆 pressured anchor 对锚杆施加预应力时,锚固段注浆体处于受压状态的锚杆。 2.0.17 拉力分散型锚杆 tensioned multiple-head anchor 锚固段沿锚杆体分散设置的拉力型锚杆。 2.0.18 压力分散型锚杆 pressured multiple-head anchor 锚固段沿锚杆体分散设置的压力型锚杆。 2.0.19 锚固段 bound part of an anchor 预应力锚杆张拉过程中,由胶结材料或机械
11、装置与被锚固体稳定介质形成整体的 内部持力区段。 2.0.20 自由段 free part of an anchor 预应力锚杆张拉过程中,依靠锚杆材料本身的弹性,可以自由伸长的部分。 2.0.21 抗滑洞塞 shear plug 岩质边坡坡体内用混凝土回填、起抗滑作用的洞塞称抗滑洞塞。 4 3 3 基基本本规规定定 3.13.1 基本资料基本资料 3.1.1 水利水电工程边坡设计所需的基本资料应包括水文、气象、地形地质、施工条 件和与边坡有关的工程设计资料。 3.1.2 水文、气象资料应包括下列内容: 1 降雨,包括降雨强度和降雨过程; 2 对边坡安全有影响的集水面积及地面径流; 3 最高、
12、最低气温和最热、最冷月平均气温,在寒冷和严寒地区还应包括最大冻 土深度。 3.1.3 地质资料应包括工程地质、水文地质和地震等,并应满足本规范第 4 章的要求。 3.23.2 边坡级别确定边坡级别确定 3.2.1 水利水电工程边坡级别确定应考虑下列因素: 1 对建筑物安全和正常运用的影响程度; 2 对人身和财产安全的影响程度; 3 边坡失事后的损失大小; 4 边坡规模大小; 5 边坡所处位置; 6 临时边坡还是永久边坡; 7 社会和环境因素。 3.2.2 边坡的级别应根据相关水工建筑物的级别及边坡与水工建筑物的相互间关系, 并对边坡破坏造成的影响进行论证后按表 3.2.2 的规定确定。 3.2
13、.3 若边坡的破坏与两座及其以上水工建筑物安全有关,应分别按照 3.2.2 条的规定 确定边坡级别,并以最高的边坡级别为准。 5 表 3.2.23.2.2 边坡的级别与水工建筑物级别的对照关系 对水工建筑物的危害程度 严重较严重不严重较轻建筑物级别 边坡级别 11234、5 22345 3345 445 注 1: 严重:相关水工建筑物完全破坏或功能完全丧失。 注 2: 较严重:相关水工建筑物遭到较大的破坏或功能受到比较大的影响,需进行专门的除险 加固后才能投入正常运用。 注 3: 不严重:相关水工建筑物遭到一些破坏或功能受到一些影响,及时修复后仍能使用。 注 4: 较轻:相关水工建筑物仅受到很
14、小的影响或间接地受到影响。 3.2.4 对于长度大的边坡,应根据不同区段与水工建筑物的关系和各段建筑物的重要 性,分区段按 3.2.2 条的规定分别确定边坡级别。 3.2.5 对仅施工期临空,当相关水工建筑物建成后没有发生破坏或超常变形的边界条 件的临时边坡,其级别最低可定为 5 级。 3.2.6 对于与水工建筑物安全和运用不相关的水利水电工程边坡,应考虑水利水电工 程的特点,进行技术、经济比较论证后确定边坡级别。 3.33.3 边坡运用条件划分边坡运用条件划分 3.3.1 边坡的运用条件应根据其工作状况、作用力出现的几率和持续时间的长短,分 为正常运用条件、非常运用条件和非常运用条件三种。
15、3.3.2 正常运用条件应包括以下工况: 1 临水边坡 1)水库水位处于正常蓄水位和设计洪水位与死水位之间的各种水位及其经常 性降落。 2)除宣泄校核洪水以外各种情况下的水库下游水位及其经常性降落。 3)水道边坡的正常高水位与最低水位之间的各种水位及其经常性降落。 2 不临水边坡工程投入运用后经常发生或持续时间长的情况。 3.3.3 非常运用条件应包括以下工况: 1 施工期。 2 临水边坡的水位非常降落。 3 校核洪水位及其水位降落。 6 4 由于降雨、泄水雨雾和其他原因引起的边坡体饱和及相应的地下水位变化。 5 正常运用条件下,边坡体排水失效。 3.3.4 非常运用条件应为正常运用条件下遭遇
16、地震。 3.43.4 抗滑稳定安全系数标准抗滑稳定安全系数标准 3.4.1 水利水电工程边坡的最小安全系数应综合考虑边坡的级别、运用条件、治理和 加固费用等因素,在本规范规定的范围内选定。 3.4.2 采用 5.2 节规定的极限平衡分析方法计算的边坡抗滑稳定最小安全系数应满足表 3.4.2 的规定。经论证,破坏后给社会、经济和环境带来重大影响的 1 级边坡,在正常 运用条件下的抗滑稳定安全系数可取 1.301.50。 表表 3.4.23.4.2 抗滑稳定安全系数标准抗滑稳定安全系数标准 边坡级别 运用条件 1 12 23 34 45 5 正常运用条件1.301.301.251.251.251.
17、251.201.201.201.201.151.151.151.151.101.101.101.101.051.05 非常运用条件 1.251.251.201.201.201.201.151.151.151.151.101.101.101.101.051.05 非常运用条件 1.151.151.101.101.101.101.051.051.051.051.001.00 3.4.3 若边坡仅发生变形而未失稳就可能导致建筑物的破坏或功能丧失,采用的抗滑 稳定最小安全系数应取表 3.4.2 规定范围内的大值。 3.4.4 若采取加固措施对抗滑稳定安全系数增加不敏感,使得增加加固措施不经济时, 采用
18、的抗滑稳定最小安全系数可取表 3.4.2 规定范围内的小值。 3.4.5 若边坡的破坏风险或其他不确定因素的难以确定和查明,采用的抗滑稳定最小 安全系数应取表 3.4.2 规定范围内的大值,反之可取小值。 7 4 4 边边坡坡稳稳定定性性判判别别和和岩岩土土体体 抗抗剪剪强强度度指指标标确确定定 4.14.1 一般规定一般规定 4.1.1 水利水电工程边坡应按照水利水电工程地质勘察规范 (GB 50287-99)的要 求,与相应建筑物一起进行地质勘察。必要时,应进行专门的工程地质勘察。 4.1.2 边坡地质勘察应收集和分析工程区的工程地质、水文地质和地震等资料,对边 坡的历史进行调查,分析边坡
19、当前的稳定性状和人类活动对边坡稳定的影响。 4.1.3 水利水电工程边坡设计宜根据地形地貌、工程地质条件以及工程布置方案等, 分区段分析评价边坡的稳定性,论证治理、加固的必要性。 4.1.4 对于大型水利水电工程中地质条件复杂、稳定性较差且对工程安全有影响的 1 级、2 级边坡,宜在勘察初期即开始进行变形和地下水监测。 4.24.2 破坏模式和稳定性判别破坏模式和稳定性判别 4.2.1 水利水电工程边坡的地质条件至少应包含下列地质信息: 1 边坡类型; 2 边坡的形状、规模、地形地貌和岩土体的性质; 3 结构面性状、分布及其组合; 4 边坡水文地质条件及其动态特征变化规律; 5 边坡当前的稳定
20、状态; 6 边坡的可能失稳模式; 7 可能的剪出口的位置。 4.2.2 边坡可能的失稳模式判别,宜按照附录 A 的规定执行。 4.2.3 受降雨和泄水雨雾影响的边坡,应确定受影响的范围和地下水位变化或上层滞 水情况以及岩土体的饱和状态,并判定其失稳模式。 4.2.4 对于 1、2 级边坡,沿可能滑动方向的典型剖面不宜少于 3 个,其中主剖面应代 8 表最危险的滑动面或通过滑动面最深的位置;垂直滑动方向的剖面不宜少于 2 个。 4.2.5 当滑坡体分为多个区段时,每个区段至少应有 1 个剖面。 4.2.6 对处于自然状态下或施工中的边坡,应分别进行失稳可能性的初步判别。 4.2.7 下列边坡应进
21、行失稳可能性的初步判别: 1 工程区和水库库区内对人身和财产安全有重大影响的边坡。 2 工程区和水库库区对主要建筑物安全和正常运用有影响的边坡。 3 工程区和水库库区内对环境有重大影响的边坡。 4 因修建水利水电工程对河道有重大影响的边坡。 4.2.8 存在下列一种或多种情况的边坡,可初步判别为有可能失稳的边坡: 1 顺坡向卸荷裂隙发育的边坡。 2 已发生倾倒变形或蠕变的边坡。 3 已发生张裂变形的下软上硬的双层或多层结构边坡。 4 在碎裂结构岩体中和散体结构岩体中开挖的边坡。 5 存在有倾向坡外的结构面,且结构面的倾角小于坡角并大于其内摩擦角的岩质 边坡。 6 坡面上出现平行边坡走向的张裂缝
22、或环形裂缝的边坡。 7 分布有巨厚层崩积物的边坡。 8 坡脚被水淹没或被开挖的新、老滑坡体、崩塌体和土质边坡。 9 坡脚受水流淘刷的土质边坡。 10 有迹象表明边坡有可能失稳或曾经失稳的边坡。 4.2.9 边坡稳定性的初步判别宜采用极射赤平投影法、工程地质类比法进行判别。当 采用极射赤平投影法时,宜采用附录 B 规定的方法。 4.34.3 岩体抗剪强度指标的取值方法岩体抗剪强度指标的取值方法 4.3.1 边坡岩体抗剪强度指标的确定应遵守下列规定: 1 1 级边坡宜采用现场试验、室内试验、反演分析和工程地质类比等方法,综合 分析确定抗剪强度指标; 2 2 级边坡可采用室内试验、反演分析和工程地质
23、类比等方法,综合分析确定抗 剪强度指标; 9 3 3 级边坡可采用反演分析和工程地质类比法确定岩体抗剪强度指标,必要时可 进行室内试验。 4.3.2 试验样品应具有代表性,试验荷载的大小应与边坡的实际受力情况一致或接近。 4.3.3 应根据边坡岩层性质进行岩层概化,对性质不同的主要岩层应分层取样。1 级和 2 级边坡每一主要岩层的抗剪强度试验组数不宜少于 11 组,代表性结构面不宜少于 5 组。 4.3.4 边坡岩体的抗剪强度应按(4.3.4)式计算: (4.3.4) tanc f 式中: 抗剪强度(MPa) ; f 有效凝聚力(MPa) ; c 法向有效应力(MPa) ; 有效内摩擦角()
24、。 4.3.5 岩质边坡中不同性质的结构面抗剪强度指标取值应符合下列规定: 1 硬质结构面应取峰值强度的小值平均值; 2 软弱夹层及软弱结构面应取屈服强度; 3 泥化夹层应取残余强度。 4.3.6 概化为同一岩层的岩体抗剪强度指标宜按式(4.3.6-1)和式(4.3.6-2)式计算: (4.3.6-1) n j jj n i ii ckckc 11 n j jj n i ii kk 11 tantantan (4.3.6-2) 式中: 、岩体的凝聚力(MPa)和内摩擦角() ;c 、岩块的凝聚力(MPa)和内摩擦角() ; i c i 、结构面的凝聚力(MPa)和内摩擦角() ; j c j
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