SL386-2007 水利水电工程边坡设计规范

中华人民共和国水利行业标准水利水电工程边坡设计规范发布实施中华人民共和国水利部发布中华人民共和国水利部关于批准发布水利行业标准的公告年第号中华人民共和国水利部批准以下项标准为水利行业标准现予以公布二七年七月十四日序号标准名称标准编号替代标准号发布日期实施日期水资源监控管理数据库表结构及标识符标准水利水电工程施工质量检验与评定规程水利水电工程启闭机制造安装及验收规范水利水电工程清污机型式基本参数技术条件河道演变勘测调查规范水位观测平台技术标准水文数据分类编码标准水利水电工程边坡设计规范前言根据水利部水利水电规划设计管理局水总局科号文按照水利技术标准编写规定的要求制定本标准本标准共章节条和个附录主要技术内容包括边坡设计的基本规定边坡稳定性判别和岩土体抗剪强度指标确定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目次总则主要术语基本规定基本资料边坡级别确定边坡运用条件划分抗滑稳定安全系数标准边坡稳定性判别和岩土体抗剪强度指标确定一般规定破坏模式和稳定性判别岩体抗剪强度指标的取值方法土体抗剪强度指标的取值方法边坡的计算和分析渗流计算稳定计算应力和变形计算边坡治理和加固一般规定减载边坡开挖和压坡排水和防渗坡面防护非预应力锚杆预应力锚杆支挡结构抗滑洞塞安全监测设计一般规定安全监测项目设置和设施布置安全监测资料的整编与分析附录边坡失稳模式判别附录岩质边坡稳定性初步判别附录土质边坡抗剪强度确定附录抗滑稳定计算附录预应力锚杆锚固段长度确定附录抗滑桩计算标准用词说明总则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标准本规范适用于大中型水利水电工程中的级边坡的设计但有标准明确规定的除外永久冻土区的边坡设计应进行专门研究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水利水电工程边坡设计除应符合本规范外尚应符合国家现行的有关技术标准的规定主要术语水利水电工程边坡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以及对水利水电工程安全有影响的边坡统称为水利水电工程边坡开挖边坡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自然边坡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临时边坡仅在短时间或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永久边坡长期处于临空状态的边坡稳定边坡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失稳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失稳边坡处于正在滑动溃屈倾倒崩塌坍塌拉裂或流动的边坡已失稳边坡已经发生了滑动溃屈倾倒崩塌坍塌拉裂或流动的边坡潜在滑动面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减载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锚杆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预应力锚杆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非预应力锚杆不施加预应力的锚杆拉力型锚杆对锚杆施加预应力时锚固段注浆体处于受拉状态的锚杆压力型锚杆对锚杆施加预应力时锚固段注浆体处于受压状态的锚杆拉力分散型锚杆锚固段沿锚杆体分散设置的拉力型锚杆压力分散型锚杆锚固段沿锚杆体分散设置的压力型锚杆锚固段预应力锚杆张拉过程中由胶结材料或机械装置与被锚固体稳定介质形成整体的内部持力区段自由段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抗滑洞塞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基本规定基本资料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水文气象资料应包括下列内容降雨包括降雨强度和降雨过程对边坡安全有影响的集水面积及地面径流昀高昀低气温和昀热昀冷月平均气温在寒冷和严寒地区还应包括昀大冻土深度地质资料应包括工程地质水文地质和地震等并应满足第章的要求边坡级别确定水利水电工程边坡级别确定应考虑下列因素对建筑物安全和正常运用的影响程度对人身和财产安全的影响程度边坡失事后的损失大小边坡规模大小边坡所处位置临时边坡还是永久边坡社会和环境因素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的规定确定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条的规定确定边坡级别并以昀高的边坡级别为准表边坡的级别与水工建筑物级别的对照关系建筑物级别对水工建筑物的危害程度严重较严重不严重较轻边坡级别注严重相关水工建筑物完全破坏或功能完全丧失注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较轻相关水工建筑物仅受到很小的影响或间接地受到影响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条的规定分别确定边坡级别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昀低可定为级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边坡运用条件划分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正常运用条件应包括以下工况临水边坡应符合以下规定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水道边坡的正常高水位与昀低水位之间的各种水位及其经常性降落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非常运用条件应包括以下工况施工期临水边坡的水位非常降落校核洪水位及其水位降落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正常运用条件下边坡体排水失效非常运用条件应为正常运用条件下遭遇地震抗滑稳定安全系数标准水利水电工程边坡的昀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标准规定的范围内选定采用节规定的极限平衡方法计算的边坡抗滑稳定昀小安全系数应满足表的规定经论证破坏后给社会经济和环境带来重大影响的级边坡在正常运用条件下的抗滑稳定安全系数可取表抗滑稳定安全系数标准运用条件边坡级别正常运用条件非常运用条件非常运用条件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昀小安全系数应取表规定范围内的大值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的抗滑稳定昀小安全系数可取表规定范围内的小值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昀小安全系数应取表规定范围内的大值反之可取小值边坡稳定性判别和岩土体抗剪强度指标确定一般规定水利水电工程边坡应按照水利水电工程地质勘察规范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当前的稳定性状和人类活动对边坡稳定的影响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级级边坡宜在勘察初期即开始进行变形和地下水监测破坏模式和稳定性判别水利水电工程边坡的地质条件至少应包含下列地质信息边坡类型边坡的形状规模地形地貌和岩土体的性质结构面性状分布及其组合边坡水文地质条件及其动态特征变化规律边坡当前的稳定状态边坡的可能失稳模式可能的剪出口的位置边坡可能的失稳模式判别宜按照附录的规定执行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对于级级边坡沿可能滑动方向的典型剖面不宜少于个其中主剖面应代表昀危险的滑动面或通过滑动面昀深的位置垂直滑动方向的剖面不宜少于个当滑坡体分为多个区段时每个区段至少应有个剖面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下列边坡应进行失稳可能性的初步判别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工程区和水库库区内对环境有重大影响的边坡因修建水利水电工程对河道有重大影响的边坡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顺坡向卸荷裂隙发育的边坡已发生倾倒变形或蠕变的边坡已发生张裂变形的下软上硬的双层或多层结构边坡在碎裂结构岩体中和散体结构岩体中开挖的边坡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坡面上出现平行边坡走向的张裂缝或环形裂缝的边坡分布有巨厚层崩积物的边坡坡脚被水淹没或被开挖的新老滑坡体崩塌体和土质边坡坡脚受水流淘刷的土质边坡有迹象表明边坡有可能失稳或曾经失稳的边坡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规定的方法岩体抗剪强度指标的取值方法边坡岩体抗剪强度指标的确定应遵守下列规定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级边坡可采用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级和级边坡每一主要岩层的抗剪强度试验组数不宜少于组代表性结构面不宜少于组边坡岩体的抗剪强度应按式计算式中抗剪强度有效凝聚力法向有效应力有效内摩擦角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硬质结构面应取峰值强度的小值平均值软弱夹层及软弱结构面应取屈服强度泥化夹层应取残余强度概化为同一岩层的岩体抗剪强度指标宜按式和式计算式中岩体的凝聚力和内摩擦角岩块的凝聚力和内摩擦角结构面的凝聚力和内摩擦角岩块和不连续结构面在潜在滑动面上所占的比例级边坡宜根据地质测量结果综合分析确定其它级别的边坡可根据工程类比确定土体抗剪强度指标的取值方法对级级边坡应同时采用试验工程地质类比或反演分析等方法综合分析确定土体抗剪强度指标级及其以下边坡的土体抗剪强度指标可采用工程地质类比反演分析等方法确定边坡土体的抗剪强度宜采用式计算对黏性土边坡在水位降落和边坡开挖情况下土体的抗剪强度也可采用计算对填筑施工期的黏性土填筑边坡土体的抗剪强度也可采用式计算式中法向总应力水位降落前或边坡开挖前的法向有效应力孔隙压力土体固结不排水剪总强度指标凝聚力和内摩擦角土体不排水剪总强度指标凝聚力和内摩擦角对于非饱和的级黄土边坡应对其总应力指标和有效应力指标及其使用进行专门研究必要时对于级非饱和黄土边坡也应进行专门研究采用试验方法测定土体抗剪强度指标时可将性质相近的土层概化为一层土概化后的各土层均应取样级边坡主要土层的抗剪强度试验组数不宜少于组非填筑边坡土体的试样应采用原状土样由于挡水降雨或泄水雨雾等原因可能导致边坡土体饱和时应将试样饱和后再进行试验土体抗剪强度指标宜采用三轴压缩试验测定确实有困难时对于级及其以下等级边坡也可采用直剪试验或无侧限抗压强度试验测定试验应按土工试验规程进行试验荷载的大小和加荷方式应与边坡施工和运用的实际情况相一致膨胀土边坡的残余抗剪强度指标宜采用反复剪切试验测定天然土体