一、進(jìn)口邊坡的穩(wěn)定分析計(jì)算
進(jìn)口邊坡為斜向結(jié)構(gòu)，一、二期開(kāi)挖底線均在強(qiáng)松動(dòng)巖體下限以上，主要破壞形式為圓弧面滑動(dòng)，故只需按圓弧破壞面尋找最危險(xiǎn)滑弧，并求出穩(wěn)定系數(shù)。對(duì)三期及四期開(kāi)挖，除可能在強(qiáng)松動(dòng)巖體內(nèi)發(fā)生圓弧面滑動(dòng)破壞外，邊坡還可能沿層面、層間擠壓帶或裂隙面發(fā)生平面滑動(dòng)破壞，計(jì)算時(shí)先按圓弧面滑動(dòng)破壞在三期和四期的開(kāi)挖范圍內(nèi)找出最危險(xiǎn)滑弧，并結(jié)合實(shí)際裂隙面的位置，確定出三期、四期開(kāi)挖的直線和折線滑動(dòng)破壞面，再對(duì)同一滑面取不同的強(qiáng)度參數(shù)（層面參數(shù)和巖體參數(shù)）分別計(jì)算出相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)。
1、計(jì)算方法
對(duì)圓弧滑動(dòng)面，穩(wěn)定計(jì)算采用瑞典條分法，設(shè)計(jì)安全系數(shù)取K=1.2。
瑞典條分法法的基本假定是：
（1）剪切面是個(gè)圓弧，所以安全系數(shù)K可根據(jù)繞圓心的抵抗力矩與滑動(dòng)力矩的比來(lái)確定；
（2）計(jì)算中不考慮分條之間的相互作用力，所以每個(gè)分條底部的反力可以直接由該分條上的荷載算出。
對(duì)直線或折線滑動(dòng)面，穩(wěn)定計(jì)算采用傳遞系數(shù)法，并用Sarma法進(jìn)行較核，設(shè)計(jì)安全系數(shù)根據(jù)不同的計(jì)算工況取不同的值。
傳遞系數(shù)法是極限平衡條分法中的一種，也叫剩余推力法，其基本假設(shè)為條塊間的相互作用力的方向平行于上一條塊的底滑面，各條塊的剩余下滑力計(jì)算公式如下：
Fi=(Wisinαi+Qicosαi)-(cili/k+(Wicosαi-Ui-Qisinαi)fi/k)+Fi-1.ψi-1     
式中：ψi-1=cos（αi-1-αi）-fisin（αi-1-αi）/k
上式中第一項(xiàng)表示本條的下滑力，第二項(xiàng)表示本條的抗滑力，第三項(xiàng)表示上一條塊傳下來(lái)的不平衡下滑力，ψi-1稱為傳遞系數(shù)，k為安全系數(shù)。
2、計(jì)算參數(shù)取值
邊坡的滑動(dòng)破壞形式可分為沿層面或裂隙面的破壞和在巖體內(nèi)的破壞，前者計(jì)算時(shí)，滑動(dòng)面按層面參數(shù)計(jì)算，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)見(jiàn)表1。后者滑動(dòng)面按巖體參數(shù)計(jì)算，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)見(jiàn)表2。

表1                       層面或裂隙面的強(qiáng)度參數(shù)
巖體類別 C（kN/m2）       水上 f水上 C（kN/m2）水下 f水下 容重（kN/m3）
強(qiáng)松動(dòng)巖體 0 0.45 0 0.36 26.6
輕微松動(dòng)巖體 50 0.55 50 0.456 26.6
未松動(dòng)巖體 50 0.7 50 0.581 26.6

表2                       巖體的結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度參數(shù)
巖體類別 C（kN/m2）       水上 f水上 C（kN/m2）水下 f水下 容重（kN/m3）
強(qiáng)松動(dòng)巖體 50 0.5 40 0.4 26.6
輕微松動(dòng)巖體 200 0.55 160 0.44 26.6
未松動(dòng)巖體 400 0.7 320 0.56 26.6

3、不同工程階段的計(jì)算工況及荷載組合
進(jìn)口邊坡的開(kāi)挖分為一期、二期、三期、四期，四期以后為水庫(kù)的運(yùn)行期，根據(jù)現(xiàn)狀及水庫(kù)蓄水后的運(yùn)行特點(diǎn)，穩(wěn)定分析包括現(xiàn)狀天然條件，不同庫(kù)水位，考慮地震力時(shí)的不同庫(kù)水位及水庫(kù)水位變化（滲透壓力）等不同工況。其中運(yùn)行期不同庫(kù)水位考慮了正常蓄水位1380及蓄水位1340兩個(gè)特征水位，水庫(kù)水位變化主要是考慮由正常蓄水位1380降至1360的情況。各計(jì)算工況及荷載組合條件下的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。
表3      不同工況及荷載組合條件下進(jìn)口邊坡穩(wěn)定計(jì)算計(jì)算成果
工程階段 工況 破壞形式 參數(shù)取值 計(jì)算方法 穩(wěn)定系數(shù)  設(shè)計(jì) 安全 系數(shù)   剩余下滑力（T/M）
施工期 一期開(kāi)挖 圓弧滑動(dòng) 巖體參數(shù)  瑞典條分法 1.122 1.2
 二期開(kāi)挖 圓弧滑動(dòng) 巖體參數(shù)   瑞典 條分法 0.991 1.2
 三期開(kāi)挖天然狀態(tài) 圓弧滑動(dòng) 巖體參數(shù)   瑞典 條分法 1.148 1.2
 三期開(kāi)挖天然狀態(tài) 直線滑動(dòng) 巖體參數(shù) 傳遞系數(shù)  
 三期開(kāi)挖天然狀態(tài) 折線滑動(dòng) 層面參數(shù) 傳遞系數(shù) 0.8784 1.2 2056
   巖體參數(shù)  1.1865 1.2 86.2
 三期開(kāi)挖自重+地下水  層面參數(shù)  0.8665 1.3 2129
   巖體參數(shù)  1.1608 1.3 250.6
 四期開(kāi)挖天然狀態(tài) 直線滑動(dòng) 層面參數(shù) 傳遞系數(shù) 0.7849 1.2 3568
  直線滑動(dòng) 層面參數(shù) sarma法 0.7891 1.2
 四期開(kāi)挖天然狀態(tài) 折線滑動(dòng) 層面參數(shù) 傳遞系數(shù) 0.9128 1.2 3165.3
   巖體參數(shù)  1.1778 1.2 245.6
 四期開(kāi)挖自重+地下水  層面參數(shù)  0.7956 1.3 5218.6
   巖體參數(shù)  1.024 1.3 2870.8
 天然工況 楔體滑動(dòng)    1.3
 巖體自重+地下水 直線滑動(dòng) 層面參數(shù) 傳遞系數(shù) 0.7217 1.3 4604
  直線滑動(dòng) 層面參數(shù) sarma法 0.7266 1.3
運(yùn)行期 正常蓄水位1380 直線滑動(dòng) 層面參數(shù) 傳遞系數(shù) 0.7412 1.3 4004.9
  直線滑動(dòng) 層面參數(shù) sarma法 0.74 1.3
  折線滑動(dòng) 層面參數(shù) 傳遞系數(shù) 0.7849 1.3 4784.7
   巖體參數(shù) 傳遞系數(shù) 1.0155 1.3 2660.4
 蓄水位1380+8度地震 直線滑動(dòng) 層面參數(shù) 傳遞系數(shù) 0.4687 1.1 6747.5
  折線滑動(dòng) 層面參數(shù) 傳遞系數(shù) 0.5078 1.1 8593.2
   巖體參數(shù)  0.6799 1.1 6144.6
 正常蓄水位1340 折線滑動(dòng) 層面參數(shù) 傳遞系數(shù) 0.8336 1.3 4714
   巖體參數(shù)  1.0652 1.3 2384.4
 蓄水位1340+8度地震 直線滑動(dòng) 層面參數(shù) 傳遞系數(shù) 0.5148 1.1 6798
  折線滑動(dòng) 層面參數(shù)  0.5595 1.1 8348.8
   巖體參數(shù)  0.7349 1.1 5669.9
 1380驟降至1340 直線滑動(dòng) 層面參數(shù) 傳遞系數(shù) 0.6543 1.1 3931.9
  折線滑動(dòng) 層面參數(shù)  0.7068 1.1 4415.5
   巖體參數(shù)  0.9434 1.1 1776.4

傳遞系數(shù)三期開(kāi)挖直線滑面及折線滑面的計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖  ，兩種滑面情況下強(qiáng)度參數(shù)取值時(shí)，若為層面參數(shù)，則C、f值分別取表1中的值，若為巖體參數(shù)，則C、f值取表2中的值。四期開(kāi)挖直線滑面及折線滑面、運(yùn)行期各工況情況下的計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖   。
二、出口邊坡的穩(wěn)定分析計(jì)算
出口邊坡的計(jì)算方法均采用Sarma法，參數(shù)取值同進(jìn)口邊坡，計(jì)算工況為：
1、施工期
因一、二期開(kāi)挖均位于強(qiáng)松動(dòng)巖體內(nèi)，破壞形式為圓弧滑動(dòng)，故用瑞典條分法可尋找出圓弧滑動(dòng)的最危險(xiǎn)滑面并求得最小穩(wěn)定系數(shù)。到了三、四期開(kāi)挖，開(kāi)挖底線已進(jìn)入完整巖體，破壞形式可能為沿裂隙面的折線滑動(dòng)破壞，計(jì)算時(shí)先在從坡頂?shù)饺�、四期開(kāi)挖底線范圍內(nèi)用圓弧法尋找出最危險(xiǎn)滑弧，再根據(jù)此滑弧位置并結(jié)合實(shí)際情況，確定出平面折線滑動(dòng)的滑面位置，分別見(jiàn)圖     和圖     。
2、運(yùn)行期
運(yùn)行期根據(jù)四期開(kāi)挖確定的折線滑面，只考慮巖體自重+地下水與巖體自重+地下水+8度地震兩種情況。
出口邊坡穩(wěn)定分析計(jì)算成果見(jiàn)表4。
表4     不同工況及荷載組合條件下出口邊坡穩(wěn)定計(jì)算計(jì)算成果
工程階段 工況 破壞形式 參數(shù)取值 計(jì)算方法 穩(wěn)定系數(shù) 設(shè)計(jì)安全系數(shù)
施工期 一期開(kāi)挖 圓弧滑動(dòng) 巖體參數(shù) 瑞典條分法 1.206 1.2
 二期開(kāi)挖 圓弧滑動(dòng) 巖體參數(shù) 瑞典條分法 0.97 1.2
 三期開(kāi)挖 圓弧滑動(dòng) 巖體參數(shù) 瑞典條分法 1.743 1.2
  折線滑動(dòng) 層面參數(shù) Sarma法 1.1516 1.2
  折線滑動(dòng) 巖體參數(shù) Sarma法 
 四期開(kāi)挖 圓弧滑動(dòng) 巖體參數(shù) 瑞典條分法 1.625 1.2
  折線滑動(dòng) 層面參數(shù) Sarma法 1.2307 1.2
  折線滑動(dòng) 巖體參數(shù) Sarma法 1.7477 1.2
運(yùn)行期 巖體自重+地下水 折線滑動(dòng) 層面參數(shù) Sarma法 1.1274 1.2
  折線滑動(dòng) 巖體參數(shù) Sarma法 1.5869 1.2
 巖體自重+地下水  +8度地震 折線滑動(dòng) 層面參數(shù) Sarma法 0.9823 1.1
 
4、地震力的計(jì)算
地震力的計(jì)算采用以下公式：
Q i=KQ×Wi
上式中：Wi為分條重量，KQ為水平地震加速度系數(shù)，Q i為分條上的水平地震力。
以上計(jì)算結(jié)果，對(duì)8度地震，取KQ =0.2。
5、計(jì)算結(jié)果分析
（1）對(duì)進(jìn)口邊坡，一、二期開(kāi)挖均采用圓弧滑動(dòng)面、巖體參數(shù)用瑞典條分法計(jì)算，求得的穩(wěn)定系數(shù)分別為1.122，0.991，都不能滿足設(shè)計(jì)要求的安全系數(shù)K=1.2的要求，所以一、二期開(kāi)挖時(shí)邊坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。
三期開(kāi)挖天然狀態(tài)下，圓弧滑動(dòng)面、巖體參數(shù)計(jì)算結(jié)果為1.148。用傳遞系數(shù)法對(duì)折線滑面、巖體參數(shù)與層面參數(shù)的計(jì)算結(jié)果分別為1.1865、0.8784，若要滿足K=1.2的要求，則兩種參數(shù)下的剩余下滑力分別為86.2T/M和2056T/M。三期開(kāi)挖取層面參數(shù)計(jì)算時(shí)，結(jié)果不能滿足設(shè)計(jì)要求，其它兩種情況下邊坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。
四期開(kāi)挖直線滑面取層面參數(shù)時(shí)，天然工況K =0.7849，Ks =0.7891（K-傳遞系數(shù)法計(jì)算的穩(wěn)定系數(shù)值，Ks-Sarma法計(jì)算的穩(wěn)定系數(shù)值），巖體自重+地下水工況下K =0.7217，Ks =0.7266，正常蓄水位1380情況下，K =0.7412，Ks =0.74，1380+8度地震情況下，K =0.4687，1340+8度地震情況下，K =0.5148，庫(kù)水位從1380驟降至1360工況下，K =0.6543，穩(wěn)定系數(shù)最大0.7891，最小0.4687，最大單寬剩余下滑推力6798T/M，最小3568T/M，平均5195T/M。由以上計(jì)算結(jié)果可知，四期開(kāi)挖直線滑面取層面參數(shù)時(shí)，各工況下的穩(wěn)定系數(shù)值均不能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。若要將穩(wěn)定安全系數(shù)提高到設(shè)計(jì)值，所需支護(hù)力見(jiàn)所附圖表。
四期開(kāi)挖折線滑面取層面參數(shù)時(shí)（以下計(jì)算均采用傳遞系數(shù)法），天然工況K=0.9128，巖體自重+地下水工況下K =0.7956，正常蓄水位1380情況下，K =0.7849，1380+8度地震情況下，K =0.5078，正常蓄水位1340情況下，K =0.8336，1340+8度地震情況下，K =0.5595，庫(kù)水位從1380驟降至1360工況下，K=0.7068，由以上計(jì)算結(jié)果可知，四期開(kāi)挖折線滑面取層面參數(shù)時(shí)，各工況下的穩(wěn)定系數(shù)值仍不能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。若要將穩(wěn)定安全系數(shù)提高到設(shè)計(jì)值，所需支護(hù)力見(jiàn)所附圖表。
四期開(kāi)挖折線滑面取巖體參數(shù)時(shí)，天然工況K=1.1778，巖體自重+地下水情況下K =1.024，正常蓄水位1380情況下，K =1.0155，1380+8度地震情況下，K =0.6799，正常蓄水位1340情況下，K =1.0652，1340+8度地震情況下，K =0.7349，庫(kù)水位從1380驟降至1360工況下，K=0.9434，由以上計(jì)算結(jié)果可知，四期開(kāi)挖折線滑面取巖體參數(shù)時(shí)，除地震及水位驟降工況下穩(wěn)定系數(shù)完全不能滿足設(shè)計(jì)要求的K=1.1外，其它工況下的穩(wěn)定系數(shù)值基本能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，邊坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。
（2）對(duì)出口邊坡，根據(jù)上表4的計(jì)算結(jié)果，除二期開(kāi)挖、三期開(kāi)挖折線滑面取層面參數(shù)、運(yùn)行期巖體自重+地下水折線滑面取層面參數(shù)及庫(kù)水位從1380驟降至1360四種工況下穩(wěn)定系數(shù)不能滿足要求外，其它工況穩(wěn)定系數(shù)均大于設(shè)計(jì)要求值，故出口邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。