【某电力工程建设场地的可利用性评价研究】 电力隧道施工需要平整场地吗?
时间：2019-04-15 03:23:37 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：当今对能源的不断需求及人类生活范围的大扩张，使得电力工程建设场地条件日益复杂，使得针对电力工程建设场地的评价具有重要的意义。本文以西南某电力工程场地的可利用性评价来对其进行探讨，主要研究内容有以下几个方面：场地构造稳定性的评价、场地整体稳定性评价及场地地基稳定评价，提出针对场地建设中的可利用性问题进行系统的评价。
关键词：建设场地 场地构造稳定性 场地整体稳定性 场地地基稳定性
1.工程概况
某变电工程场地位于四川省西部甘孜藏族自治州东南部的泸定县，地理位置位于东经101°46′-102°25′,北纬29°54′-30°10′之间。且其周边发育有鲜水河断裂及龙门山断裂两条活动性深大断裂。变电工程构筑物主要建筑采用框架结构，独立基础，单柱荷载25吨/平方米。本文将从区域构造稳定性、场地稳定性及地基稳定性三个方面对电力工程场地稳定性进行分析，并最终得出场地的整体评价。
2.场地工程地质条件
2.1 地形地貌
场地呈向西吐出的EW向台地，台地后缘山麓坡脚处发育有一近南北向展布、规模较大的洼地-凹槽圈谷地形，北侧及南侧发育有与之相联系的侧缘深切沟及缓坡坳地。西侧前缘为河谷侵蚀基岩台地（照片2-1）。
图2-1 甘谷地斜坡重力堆积地貌（镜向N）
根据现场调查，显然，沿甘谷地场地纵向发育较为典型的圈谷洼地-台地-吐出延展地形，配之以两侧缘沟槽地形，已构成较为完整的斜坡重力堆积地貌体系。
2.2 堆积体结构特征及岩性
组成甘谷地台地主体的块状、巨块状及块碎石状强~全风化花岗岩堆积体，其岩体结构及空间分布呈现出显著的孤立性。其北侧挖角沟以北、南侧大渡河岸坡、东侧二郎山山麓斜坡及西侧甘露寺台地均未见清晰的花岗岩基岩(图2-2)。
场地下部主体由具有整体性结构的强~全风化堆积花岗岩块体构成。岩石内部抗风化能力较弱的长石及云母等矿物，已风化呈褐黄色粉状物。
场地浅层岩土主要为具有密实幢结构的块碎石及岩屑堆积，其中，岩石及角砾成分为花岗岩，棱角状、无分选，含量75~98%，粒径一般0.02~0.35米；充填物主要为褐色岩屑及少量粉粒，含量2~25%，稍湿。
场地表层广泛发育有崩坡积块碎石、岩屑及粘性土混合堆积。
图2-2 甘谷地场址工程地质环境图
（Qal-冲积层；Qpl-洪积层；Qdl-坡积层；Qdel-滑坡堆积； Qcdel-坠覆堆积；r2-元古代花岗岩。）
2.3 场地水文条件
甘谷地场地岩土体具有较好的渗透性，即使是在雨季高强度降水期，也未出现地表积水现象。表明地表水通过贯通性良好的垂向裂隙-孔隙体系向深部下渗，导致岩体下部地下水富集。场地北侧深切沟谷内，可见地下水常年持续渗流，丰水期单泉流量约0.2l/s。
3.场地构造稳定性分析
拟建场址区均位于川滇棱形断块与川西北三角形断块的交接复合部位。喜山运动期以来，伴随青藏高原的强烈隆升，地壳岩体持续承受较为强烈的近EW向水平推挤作用。在该区域特定的地球动力学环境条件下，新构造活动的基本特征表现在以下几方面：
3.1 大面积间歇性急速抬升
喜山运动第一幕之后，大致中新世时期，区域范围内经历剥蚀夷平作用，形成统一的剥夷准台原。上新世以来，伴随青藏高原的大规模强烈隆起，准台原大面积间歇急速抬升并逐渐解体，自NW向SE抬升幅度达3500~1500米不等。
3.2 断块抬升运动的不均一性
区域SN向、NW向和NE向活动性断裂构造将地壳岩体分割成若干断块。喜山运动以来各断块抬升的强度和幅度各异。总的趋势是西北部强东南部弱，区域地貌明显也表现为阶梯式下降的特点，显示出明显的分区性。形成西部强烈隆起区和东部抬升区的现代地质-地貌格局。
3.3 断裂活动的差异性特征
区内各主要断裂的新构造活动均表现出不同程度的差异性。这种差异性主要表现在活动强度、幅度和活动形式及时限等方面。
NW向磨西断裂的活动性最强，活动性质为左旋走滑型，至今仍保持5~8mm/a左右的滑动速率，属全新世活动断裂，是影响场地地震效应的主要因素；
北东向龙门山断裂带（南西段）活动性次之，活动形式为右旋走滑兼有一定的逆冲分量，最新活动时代为晚更新世晚期至全新世初期，对场地稳定性的影响较小；
南北向大渡河断裂带，以挤压为主兼有一定的左旋走滑性质，主要活动期在中更新世中期至晚更新世早期，无新活动性。
4.场地整体稳定性分析
4.1 场地稳定性计算模型及参数
图4-1 甘谷地场地Ⅰ-Ⅰ/ 工程地质剖面图
（Qal-冲积层；Qpl-洪积层；Qdl-坡积层；Qdel-滑坡堆积；Qcdel -坠覆堆积； r2-元古代花岗岩。）
根据现场地质调研确定的地质剖面（图4-1），确定甘谷地场地抗滑稳定分析的边界条件。图4-2及4-3为场地总体模型和各种潜在破坏模式的极限平衡计算模型。
综合考虑场地岩土条件的工程类比经验和分析试算，获得表4-1所示模型计算参数。地震峰值加速度0.3g。
根据已确定的计算模型及岩土介质参数，其中饱水参数按0.9折减。采用适用于复杂岩体结构模型的Mogenstern-price法计算进行场地稳定性分析。工程环境状况考虑天然、暴雨、地震和暴雨+地震等四种情况。
图4-2 甘谷地站址场地稳定性极限平衡分析总体模型
[ 计算模式1\& 计算模式2\& 计算模式3\& 计算模式4\&] 图4-3 甘谷地场地稳定性极限平衡计算模式图
（模式1-整体模型；模式2-中前部A＋B块体模型；3-前部A块体模型；模式4-后缘崩坡积模型。）
表4-1 模型计算参数
[ \&内聚力（Kpa）\&内摩擦角( °)\&容重/饱和（MN/m3）\&地震系数\&块石堆积体\&0\&30\&0.020 / 0.022\&
0.30\&强风化花岗岩堆积体\&15000\&42\&0.0255 / 0.0260\&花岗岩基岩\&35000\&50\&0.0268 / 0.0274\&潜在滑移控制面\&350\&35\&\&]
4.2 稳定性计算成果分析
根据现场地质调研确定的岩体力学计算模型及参数，考虑各种工况条件的计算成果见表4-2。据此，对场地的稳定性状况作出如下分析评价。
a.场地整体稳定性（模式1）
根据变电所岩土工程勘测技术规程8.4.3条：对已有工程边坡，其安全系数FS=1.10~1.25。表4-2计算成果表明，甘谷地场地整体稳定性状况良好。
天然状况下的稳定性系数K≥3.53；暴雨饱水极限水文地质状况下，稳定性系数K≥2.50；最强地震荷载与极限水文地质同时叠加的最恶劣工况下，稳定性系数K≥2.25。
显然，各种极限工况条件下场地的整体稳定性均具有较高的安全储备。计算成果与现场地质调查资料吻合。
b.场地中前部岩体稳定性（模式2）
表4-2计算成果显示，场地中-前部岩体天然状况下的稳定性系数K≥3.50，具有较高的安全储备；暴雨饱水极限水文地质状况下，稳定性系数有所降低K≥2.74，仍具有较高的安全储备；最强地震荷载与极限水文地质同时叠加的最恶劣工况下，稳定性系数K≥2.50，岩体稳定性状况良好。
c.场地前部岩体稳定性（模式3）
表4-2计算成果显示，场地前部岩体天然状况下的稳定性系数K≥3.42，具有较高的安全储备；暴雨饱水极限水文地质状况下，稳定性系数有所降低K≥2.80，仍具有较高的安全储备；最强地震荷载与极限水文地质同时叠加的最恶劣工况下，岩体稳定性系数K≥2.58，仍保持良好的稳定性。
d.场地后缘崩坡积体的稳定性（模式4）
表4-2计算成果显示，场地后缘崩坡积体天然状况下的稳定性系数K≥1.66，具有较好的稳定性；暴雨岩体饱水极限水文地质状况下的稳定性系数降低至K≥1.24，仍可保持稳定性；最强地震荷载与极限水文条件同时叠加的最恶劣工况下，岩体稳定性系数K≥1.14，具有一定的稳定性，但安全储备较低。
表4-2 甘谷地场地稳定性计算成果
[计算方法
潜在破坏模式\&Mogenstern-price法\&天然状态\&蓄水\&地震\&蓄水+地震\&模式1\&3.536\&2.506\&2.897\&2.253\&模式2\&3.506\&2.743\&3.075\&2.507\&模式3\&3.427\&2.806\&3.144\&2.582\&模式4\&1.667\&1.242\&1.513\&1.142\&]
5.场地地基稳定性分析
5.1 地基承载力分析
地基承载力的确定可按塑性状态计算、极限状态计算及现场载荷试验确定。在本文所研究的场地受调查时间及建筑物基础类型的限制，采用塑性状态计算确定地基承力。
允许地基中存在一定深度的塑性变形区域z（z=b/4），则按《工程地质手册》（第四版），可采用以下公式计算地基承载力特征值：
[fa=Mbrb+Mdrmd+mcck] （1）
5.2 地基沉降变形分析
a.沉降计算
本文中采用经验系数法确定地基的沉降变形，由于场地为碎石土，可不考虑地基瞬时沉降，同时次固结沉降不考虑，于是场地沉降仅考虑地基的固结沉降。按规范规定，由下式（2）计算得到的沉降s＇尚应乘以一个沉降计算经验系数ψs，以提高计算精确度。ψs定义为根据地基沉降观测资料推算的最终沉降量s∞。
[s""=i=1nΔs""i=i-1nP0Esi(zia-zi-1ai-1)] （2）
[s∞=ψs×s""]
b.沉降计算深度Zn的确定
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）用符号Zn表示沉降计算深度，并规定Zn应符合下列要求：
[Δs""≤0.025i=1nΔs""i] （3）
5.3 计算结果
计算结果见表5-1。计算结果显示：甘谷地场址和海子场址的地基承载力满足构筑物所需承载力（fa=408>250KPa）;地基沉降变形以构筑物最大荷载进行计算，得到甘谷地场址最大沉降量为7.5毫米。表明，两场地地基处于稳定。
表5-1 地基承载力及变形计算结果
[项目
建（构）筑 物 名 称\&基础埋深（米）\&单柱荷载（kN）\&甘谷地场址地基\&备注
\&fa/KPa\&s∞/mm\&Zn\&主控制楼\&2.5\&25T/m2\&408\&7.5\&7.8\&b=4\&10kV配电室装置室\&2.5\&25T/m2\&408\&7.5\&7.8\&电容器场地基础\&2.5\&12T/m2\&408\&2.5\&7.8\&构支架\&2.5\&25T/m2\&408\&7.5\&7.8\&主变压器构架及基础\&2.5\&12T/m2\&408\&2.5\&7.8\&附属建筑\&\&\&\&\&]
6.结论及建议
（1）本文针对西南某电力工程建设场地的可利用性，提出分别从场地的构造稳定性、场地整体稳定性及场地地基稳定性三个方面对其进行分析评价；
（2）通过场地构造稳定性分析，场地周边主要活动期在中更新世中期至晚更新世早期，无新活动性，处于稳定状态，主要受周边地震波及影响；
（3）场地整体稳定性安全储备较高，处于稳定状态；
（4）地基承载力大于电力工程构筑物荷载，且沉降满足要求，场地地基处于稳定状态
参考文献：
[1]黄润秋等著.中国西南地壳浅表层动力学过程及其工程环境效应研究.成都：四川大学出版社，2001.9
[2]陈祖煜.土质边坡稳定分析：原理·方法·程序.北京：中国水利水电出版社，2003
[3]中国地震动参数区划图（GB18306-2001）
[4]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
[5]《变电所岩土工程勘测技术规程》（DL/T5170-2002）
