水利水电工程边坡设计规范5053word版本

水利水电工程边坡设计规范5053word版本内容摘要：

枢纽工程区边坡 B 类 水库边坡 持久 状况 短暂 状况 偶然 状况 持久 状况 短暂 状况 偶然 状况 Ⅰ级 ～ ～ ～ ～ ～ Ⅱ级 ～ ～ ～ ～ ～ Ⅲ级 ～ ～ ～ ～ ≤ 针对具体边坡工程所采用的设计安全标准，应根据对边坡与建筑物关系、边坡工程规模、工程地质 条件复杂程度以及边坡稳定分析的不确定性等因DL / T 5353 — 2020 13 素的分析，从表 中所给范围内选取。 对于失稳风险度大的边坡，或稳定分析中不确定因素较多的边坡，设计安全系数宜取上限值，反之可取下限值。 对于特别重要或有变形极限要求的边坡，应经过边坡应力变形分析论证确定设计安全系数，通常要求高于表。 DL / T 5353 — 2020 14 第八章、 6 边坡结构与失稳模式 分析 第 1节、 一 般 规 定 应全面收集和分析气象、水文、地震、工程地质和水文地质、建筑物布置要求 等资料 ，研究边坡的形成历史、边坡目前状况 ， 以及其他人 类生产活动对边坡的可能影响，在此基础上，开展边坡体形设计、边坡稳定分析和综合治理设计研究。 应根据工程地质分析和评价意见，对边坡进行宏观分段，确认边坡工程地质类型，判定边坡稳定基本条件和可能发生变形、破坏的机理与破坏模式，确定开展稳定分析和治理设计的边坡范围。 对需要综合治理的边坡，可结合地质勘察和边坡工程施工及早建立安全监测系统，进行监测分析，随时掌握边坡工程动态。 第 2节、 边 坡 结 构 模 型 根据工程地质分区，划分岩质边坡、土质边坡和岩土混合边坡；根据工程地 质评价意见，划分稳定边坡、潜在不稳定边坡、变形边坡、不稳定边坡和失稳后边坡。 见附录 A。 岩质边坡结构模型。 1 根据附录 B中 表 确定岩质边坡的结构类型。 2 根据地质资料分析岩体中各不同类型、不同规模结构面组合情况；以空间投影或其 他 方法，分析在边坡内可能形成的规模不等的潜在不稳定岩体或块体。 在有多条结构面组合的情况下，应首先分析由软弱结构面、软弱层带和贯穿性结构面组合形成的确定性块体；其次分析软弱结构面、软弱层带和贯穿性结构面与成组节理或层面裂隙组合构成的半确定性块体。 在无软弱结构 面和贯穿性结构面的岩体内，应分析由成组结构面或层面裂隙构成的随机块体。 3 对层状结构的岩质边坡，应根据层面产状与边坡坡面的相对关系，划分层状岩体边坡结构类型，判断其可能发生的变形与破坏形式。 4 在滑动破坏类型的块状结构和层状结构岩质边坡中，应按平面型滑动、楔形体滑动、复合滑面型滑动等滑动模式选取相应的抗滑稳定计算方法进行稳定分析。 5 对碎裂结构的岩质边坡，除对上述三种滑动模式进行分析外，还应对弧面型滑动进行分析。 6 散体结构岩质边坡的抗滑稳定分析可按土质边坡对待。 土质边坡结构 模型。 1 根据附录 B中 表 确定土质边坡的类型。 2 根据地质资料划分均质土边坡、层状土边坡和非均质土边坡。 DL / T 5353 — 2020 15 均质土边坡又分为砂性土和 黏 性土边坡； 堆积体边坡也应类比土边坡划分为均质、层状和非均质类型。 3 对不同类型的土质边坡按以下滑动破坏形式进行分析： 均质砂性土滑动破坏按平面型滑动； 均质 黏 性土滑动破坏按弧面型滑动； 层状土可能沿层面或复合的层面滑动； 非均质土边坡可能沿弱层面发生滑动； 具有上土下岩结构的岩土混合边坡，可能发生土体沿基岩顶面的滑动，也可能有发生在土体或岩体内部的滑动。 4 对黄土、软土和膨胀土等特殊土质边坡，应根据工程地质条件，结合变形分析，研究确定其失稳模式。 变形边坡。 1 根据附录 C中 表 确定边坡变形破坏类型。 2 对于滑动破坏类型的变形体、松动体和蠕变体等变形边坡，应根据地质资料，确定其分布范围、边界、内部切割面和潜在滑动面位置。 3 对于非滑动破坏类型的倾倒、溃屈、崩塌和塑性流动等变形边坡，应根据地质资料，确定其分布范围和影响深度。 滑坡和失稳后边坡。 1 根据附录 C中 表 和表 确定边坡破坏类型和滑坡类型。 2 根 据地质资料，确定滑坡、塌滑体或失稳后堆积体边界面，包括底部滑动面、后缘拉裂面和侧缘切割面，以及滑坡体内部的次级结构面。 第 3节、 边坡破坏的运动形式分析 破坏形式对治理决策或工程布置有重要影响的边坡，应进行失稳破坏运动形式分析。 边坡破坏运动形式分析应根据地质勘察成果，划分边坡破坏类型，预测边坡破坏过程和滑体运动形式。 对滑动破坏边坡应划分主滑面和次滑面，以极限平衡方法计算整个滑体和局部滑体的安全系数，据此预测解体滑动破坏的可能和各个局部滑动的先后顺序、堆积方式，预测 一次性最大滑动方量。 对重要边坡宜辅以有限单元法、离散元法、不连续变形分析法或其他 块体运动分析法等，研究并预测边坡破坏运动形式。 对于水库近坝库岸大、中型滑坡体，应分析预测滑体运动速度和运动距离；通过滑坡涌浪计算公式或涌浪模型试验，分析预测沿河道直至坝前可能形成的涌浪高度，据此确定预警和防护方案。 第 4节、 边坡的代表性剖 面 边坡的代表性剖面应沿与其走向 正交 的方向绘制 ， 并详细标注边坡岩层、风化、卸荷、构造、地下水等工程地质和水文地质信息。 当边坡按照地质条件和稳定性状态 被分成若干区段时，每个区段应至少有一条代表性剖面。 对潜在滑坡和可能失稳边坡，应沿可能滑动位移方向绘制纵剖面图，DL / T 5353 — 2020 16 作为平面应变模型的代表性剖面，纵剖面间距不应大于 30m。 在与滑动位移方向正交的方向，应作不少于 2 条的横剖面图。 边坡代表性剖面图在垂直和水平方向上应为等比例尺，比例尺的大小应满足分析计算要求。 作为设计使用的边坡平面图和剖面图，其比例尺不宜小于 1/1000。 DL / T 5353 — 2020 17 第九章、 7 边 坡 稳 定 分 析 第 1节、 基 本 规 定 边坡抗滑稳定计算方法及其公式见附录 E。 对 于层状岩体的倾倒变形和溃屈破坏，应以工程地质定性和半定量分析为基础，研究确定边坡可能发生倾倒或溃屈的部位，再按发生倾倒或溃屈后的滑动破坏面进行抗滑稳定分析。 对于崩塌破坏，应根据地质资料，划定危岩和不稳定岩体范围，采取定性及半定量分析方法，评价其稳定状况。 对于重要部位的边坡，除进行边坡自然状态、最终状态的稳定分析外，还应按边坡的开挖和锚固工程 顺序 ，进行施工期间不同阶段的稳定分析。 对正在 进行 工程施工的边坡，应根据永久监测或临时监测系统反馈的信息进行稳定性复核。 边坡稳定分析应具备以下基本资料： 1 工程地质。 工程地质平面图、剖面图、平切面图； 地震动参数 ： 基本烈度大于 Ⅷ 度的高地震区应有地震安全性评价分析资料及相关地震动参数。 2 水文地质。 地下水位等值线图； 地下水长期观测资料； 各岩层渗透系数。 3 岩土物理力学特性参数。 岩、土体的密度、孔隙率、含水量、抗压强度、抗剪强度参数，岩体变形模量 、 弹性模量和泊松比等的试验标准值和地质建议值； 重要边坡应有控制性结构面抗剪试验的应力－位移曲线， 岩体 变形试验的加载－卸载变形曲线。 4 水文气象。 天然状况、水电站施工期和运行期库水的特征水位； 降雨量、降雨强度和降雨过程资料； 泄洪雾化范围和雨强等有关资料。 5 枢纽布置。 枢纽布置平面图； 建筑物平面及剖面图。 第 2节、 边坡上的作用及其组合 岩土体的自重作用。 1 在地下水位以上时，岩土体的自重采用天然重度；在地下水位以下时，则应根据计算方法正确选择。 在边界面上 和计算的分条、分块面上 以面力计算水DL / T 5353 — 2020 18 压时采用饱和重度；以体力法计算水压力时采用浮重度，同时在滑面上扣除自坡外水位起算的静水压力；降雨情况下的非饱和岩、土体采用具一定含水量的重 度，根据测试或估算确定。 上述各种重度应取平均值。 2 坡体上的建筑物，包括加固治理结构物，应作为坡体自重计。 各种材料的重度应采用平均值 ， 或 按照 DL 5077 附录 B 的规定执行。 地下水作用。 1 边坡各部位孔隙水、裂隙水或层间承压水的压力应根据水文地质资料和地下水位长期观测资料确定。 采用地下水最高水位作为持久状态水位，以特大暴雨或久雨、或可能的泄流雾雨发生的暂态高水位作为短暂状态水位，见附录 F。 2 对具有疏排地下水设施的边坡，应首先确定经疏排作用后的地下水位线，再确定地下水压力。 为提高计 算可靠性，应视工程具体情况，乘以大于 1 的增大系数。 将局部排水失效和施工期排水设施不完善作为短暂工况。 3 在地下水位以下的岩体内的贯通性结构面和强卸荷裂隙带，按地下水等水位线图内插或外延，确定作用其面上的地下水压力。 4 岩质边坡深部潜在不稳定体边界面并非完全贯通时，裂隙水压力可以相应折减。 具体方法可参照大坝防渗帷幕或地下洞室外水压力折减方法将裂隙水压力乘以小于１的折减系数。 5 对于有地下水渗流的水下岩土体，当采用体力法以浮 重度 计算时，应考虑渗透水压力作用， 对于没有被河水完全淹没的滑体部分， 其渗透 水压力或动水压力值 Pwi按下式计算： w ωi i iP VJ （ ） 式中 ： ω —— 水的重度 ， kN/m3； Vi—— 第 i计算条块单位宽度岩土体的水下体积 ， m3/m； Ji—— 第 i计算条块地下水渗透比降。 6 水库蓄水后岸坡内地下水位宜根据实测值确定；当缺少实测值或水库尚未蓄水时，可根据水库浸没计算确定。 应注意研究施工和运行期间河水、库水和地下水条件的变化及其对岩土物理力学特性的影响。 7 在对降水或泄流雨雾引起地下水位短期壅高 情况 ， 以及水库水位骤降情况进行边坡稳定分析时，渗透系数应采用小值平均值，地下水位宜按不稳定渗流估算确定。 降水引起的暂态水压力值可按附录 F所列方法计算。 8 对于经受泄洪雨雾作用的边坡，应首先根据经验和工程类比确定泄洪雨雾的影响范围和雨雾强度分布，然后参照附录 F确定其暂态水压力值。 加固力作用。 1 加固力指采用加固结构将不稳定岩体（或潜在不稳定岩体，下同）固定到滑面以下稳定岩体的力。 2 计算安全系数时加固力应按增加的抗滑力考虑。 地震作用。 在地震基本烈度为 Ⅶ 度和 Ⅶ 度以上 的地区，应计算地震作用力的影响。 地震对边坡的作用和相应的边坡抗震设计应 参 照 DL 5073 的规定。 边坡设计按下列两类作用组合： DL / T 5353 — 2020 19 1 基本组合：自重 + 岸边外水压力＋地下水压力 + 加固力。 2 偶然组合：基本组合 + 地震作用。 边坡工程应按下列三种设计工况进行设计，即： 1 持久设计工况：主要为边坡正常运用工况，此时应采用基本组合设计。 2 短暂设计工况：包括施工期缺少或部分缺少加固力；缺少排水设施或施工用水形成地下水位增高 ； 运行期暴雨或久雨、或可能的泄流雾化雨，以及 地下排水失效形成的地下水位增高；水库水位骤降等情况。 此时应采用基本组合设计。 3 偶然设计工况：主要为遭遇地震、水库紧急放空等情况，此时应采用偶然组合设计。 第 3节、 岩土和加固结构的物理力学特性 根据边坡工程地质条件和地质建议值，选择边坡稳定分析所使用的岩土体物理力学参数。 对边坡岩土体物理力学参数无明确规定的，参照附录 G和附录 H 选取。 边坡稳定分析一般使用有效应力法，滑裂面上的抗剪强度应力 f 按下式确定 ： f ta n ( ) ta nc c u             （ ） 式中： 、 ′ —— 破坏面上总法向应力和有效法向应力； c′ —— 有效 凝 聚力 ； ′ —— 有效内摩擦角 ； u —— 孔隙水压力。 岩质边坡稳定分析应采用有效应力法，软弱结构面原位剪切试验应以慢剪速度进行，室内直剪试验应采用慢剪试验或明确孔隙压力的快剪试验成果，以保证取得有效应力强度参数。 在孔隙水压力可以确定的条件下，土质边坡稳定分析宜采用有效应力法 ， 使用有效应力抗剪强度参数。 按总应力法分析时应采用总应力强度参数。 对于 黏 性土边坡，在下列情 况下也可使用不排水剪（三轴试验）或快剪强度（直剪或现场原位试验）参数进行总应力法分析。 1 对使用非饱和 黏 性土快速填筑的土坡，滑裂面上的抗剪强度应力 f 按下式确定： f uu uutanc   （ ） 式中： —— 破坏面上总应力； cuu —— 土的不固结不排水剪 凝 聚力 ； uu —— 土的不固结不排水剪内摩擦角。 2 对在饱和 黏 性土上快速填方或开挖形成的边坡，滑裂面上的抗剪强度应力 f按下式确定 ： f cu c cutanc   （ ） DL / T 5353 — 2020 20 式中： c —— 在荷载发生变化前破坏面上的有效应力； ccu —— 土的固结不排水剪 凝 聚力 ； cu—— 土的固结不排水剪内摩擦角。 3 由饱和 黏 性土组成的挡水边坡，在坡外水位骤降时，宜采用固结不排水剪强度参数。 现场原位试验在砂性土和饱和 黏 性土地基中宜分别采用以下测试手段 ： 1 砂性土中主要使用标准贯入、静力触探、大型 锥 探等手段，相应的试验成果为土的有效摩擦角 。 2 饱和 黏 性土中主要使用十字板剪力、静力触探和旁压试验等手段，相应的 试验成果为地基土在不同深度测定的固结不排水剪的总强度 f， 可直接用来进行总应力法稳定分析，即在地基不同深度赋以 ccu=f和 cu=0 的强度参数。 对于变形边坡和已失稳边坡可以反演其临界状态的滑动面力学参数。 在使用这些参数对边坡进行分析时应适当进行折减，一般可乘以 系数。 以二维分析方法反演得到的参数不能用于三维分析计算，反之亦然。 边坡加固结构中混凝土和钢筋混凝土材料的强度和变形特性参数应符合 DL/T 5057 的规定。 边坡加固结构中锚杆（索）材料的强度和 变形特性参数应符合 DL/T 5176 的规定。 第 4节、 边坡抗滑稳定分 析 本标准规定的边坡稳定分析基本方法是平面极限平衡下限解法，当有充分论证时，可以采用上限解法 ，其设计安全系数按表。 当用多种方法分析计算时，不同下限解法中应取其成果最高值，但不应超过上限解法中的最低值；不同上限解法中应取其成果最低值。 本标准推荐使用的极限平衡分析方法见附录 E。 边坡稳定分析一般以平面应变二维分析为主，当三维效应明显时应在相同强度参数基础上作三维稳定性分析 ，其设计安全系数按表 规定不变。 在二维分析中，当同一滑坡或潜在不稳定岩体各段代表性剖面用同一种计算方法得出的安全系数不同时，可以按各段岩体 重 量以加权平均法计算边坡整体安全系数，或以实际变化区间值表示之；当安全系数相差较大时，应研究其局部稳定安全性。 滑坡体稳定分析计算应符合以下规定 ： 1 对于岩质、土质滑坡体，当滑面近似圆弧形时，推荐采用简化毕肖普法，也可采用詹布法；当为复合形滑面时，推荐采用摩根斯坦－普莱斯法，也可采用传递系数法。 2 具有次滑面的滑坡体，应计算分析沿不同滑面或滑面组合构成滑 体的整体稳定性和局部稳定性。 DL / T 5353 — 2020 21 3 对于具有特定滑面的滑坡，经过处理已经满足设计安全系数后，应检验在滑体内部是否存在沿新的滑面发生破坏的可能性。 岩质边坡稳定分析计算应符合以。