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【摘 要】从地形地貌、地层岩性、地质构造、地下水及不良地质作用等方面对宁德核电厂一期工程石狮鼻人工边坡的工程地质条件进行了详细分析，采用赤平投影分析的方法评价了石狮鼻人工边坡的稳定性，进而提出边坡设计方案。
【关键词】核电厂；人工边坡；赤平投影；稳定性分析
Stability Evaluation of Shishibi Artificial Slopefor the Ningde Nuclear Power Plant
Li Guo Qiang
（Guangdong kenuo Electric Power Geotechnical Engineering CO.,LTD,Guangzhou 510600）
Abstract : Geotechnical conditions of the Shishibi artificial Slope in the Ningde nuclear power plant are analyzed in detail based on the topographical,physiognomic,lithology,geological structure,groundwater and potential unfavorable geologic conditions.The stability of shishibi artificial slope is evaluated by the method of stereographic projection analysis. The slope excavation design is optimized from this analysis.
Key words: nuclear power plant，artificial slope，stereographic projection ，stability evaluation
1、工程概况
福建宁德核电厂位于福建省宁德市福鼎市秦屿镇备湾村，北距福鼎市区约32km，东临东海，北临晴川湾，地理位置为东经120°17′06″，北纬27°02′42″，属秦屿镇管辖。人工边坡位于备湾山东南坡，厂区的北部，全长约670m，平面呈缓“S”型，边坡开挖最大高度达65m，石狮鼻人工边坡的开挖及支护主要集中在人工边坡的北侧。
2、边坡工程地质条件
根据成因、岩性和形态等特征，人工边坡地貌由丘陵剥蚀地貌和海岸剥蚀地貌及填土地貌组成。丘陵剥蚀地貌为人工边坡的主要地貌类型，山体外貌形态低矮平缓，山体坡度13°～31°，局部山坡剥蚀强烈，较陡峻。海岸剥蚀地貌分布在人工边坡东边海岸线上，主要由海蚀洞和海石穴组成，该地段坡度陡，基岩出露。填土地貌主要分布于人工边坡与主厂区之间的填海区，以及临时办公楼、气象站及观景台附近。边坡未见断裂构造，地质构造形迹主要表现为节理裂隙及层理。人工边坡区内节理的方位以北东及近东西向为主，次为北西向、近南北向。其节理走向玫瑰花图如图2-1：
节理统计结果表明，以下几组节理比较发育：
① 走向30~60°方向节理；② 走向70~90°方向节理；
③ 走向270~280°方向节理；④走向310~320°方向节理；
⑤走向360°方向节理。
结合节理的走向玫瑰花图，北东走向节理对应节理优选产状为150°∠82°及125°∠78°。
近东西向节理，对应的节理优选产状为190°∠85°。
近南北向节理，对应的节理优选产状为90°∠56°。
在不同岩石类型中，节理特征略有差别，节理走向玫瑰花图如图2-2、图2-3：
节理以剪节理为主，部分为张节理面。节理张开度一般小于1mm，部分在1~3mm间，节理面较平直、闭合，部分充填石英脉。结合度以结合好为主，局部为结合一般。节理面干燥，未见地下水充填。
边坡区内揭露的地层有第四系坡残积层粉质粘土和全风化和、强风化熔结凝灰岩、花岗岩、流纹岩。
人工边坡区分布少量孤石，存在少量海蚀洞、海蚀穴，除此之外，未发现滑坡、泥石流、地下洞穴、采空区、塌陷等不良地质作用，也未发现有压矿或古文物等。
边坡区内地下水类型主要是孔隙水和基岩裂隙水，人工边坡地段无连续稳定的地下水位，边坡地段地下水的主要来源是大气降水补给，海岸及局部近海岸部位也受海水潮汐补给，但补给和径流条件均较差。
3、边坡稳定性分析
根据本工程边坡的工程地质剖面图，当场平至9m标高时，边坡上部为土层（坡积土、残积土、全风化和强风化熔结凝灰岩、花岗岩、流纹岩），厚度0~15m，其余为中等风化和微风化岩体，因此，对边坡的稳定性分析应根据岩土情况不同分为土质边坡稳定性分析和岩质边坡稳定性分析。
3.1土质边坡稳定性分析
比较各工程地质剖面图，其中1-1’剖面无覆土，2-2’、3-3’ 及4-4’剖面土层厚度约2~3m，5-5’和 8-8’剖面土坡高度约6m，9-9’、10-10’和11-11’剖面土层厚度小于4m，以上各剖面土质边坡高度均小于10m，按《建筑边坡工程技术规范》规定，可按1：1.25的坡比直接放坡，不须定量验算a其稳定性。
6-6’剖面的土层厚度约为15m，形成土质边坡坡高约18m；7-7’剖面的土层厚度约为8m，形成土质边坡坡高约11m；6-6’和7-7’剖面土质边坡高度均大于10m，因此土质边坡以6-6’和7-7’剖面的地质情况为典型剖面进行稳定性验算。
6-6’剖面边坡上部土层为坡积粉质粘土和强风化花岗岩，下部为微风化花岗岩。7-7’剖面边坡上部土层自上而下依次为残积砾质粘性土、全风化花岗岩、强风化花岗岩，下部为微风化花岗岩。根据6-6’和7-7’剖面分别建立计算模型如下图3.1-1、3.1-2。
边坡稳定性分析所用各岩土层物理力学参数如下表3.1-3
表3.1-3 边坡稳定性分析所用各岩土层物理力学参数表
岩土层名称与编号 γ
(kN/m3) C
(kPa) φ
(°)
坡积粉质粘土 18.4 20 16
殘积砾质粘性土 19.6 23 18
全风化岩体 20 29 27
强风化岩体 22 35 30
中等风化岩体 24 300 34
微风化岩体 26 7000 55
根据以上计算模型和计算参数，分别采用Bishop和Morrenstern-Price法对边坡稳定性进行验算，所得计算结果如下表3.1-4：
表3.1-4 土质边坡稳定性分析计算结果
计算剖面 计算方法 坡比 计算所得安全系数 规范允许安全系数 是否满足规范要求
6-6’剖面 Bishop法 1：1.25 1.98 1.30 满足
Morgenstern-Price 1：1.25 1.91 1.30 满足
7-7’剖面 Bishop法 1：1.25 2.54 1.30 满足
Morgenstern-Price 1：1.25 2.49 1.30 满足
根据上表及《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）相关规定，土质边坡高度不大于18m时，开挖坡比按不大于1：1.25坡比分级开挖，可满足规范稳定性验算要求。
3.2岩质边坡稳定性分析
不考慮外部因素影响时，岩质边坡的稳定性主要与边坡岩体的完整程度和岩体结构面性质有关。根据平面布置图，本工程人工边坡走向为NW331°~NE61°，倾向NE61°~SE151°。
在本次勘测范围内没有发现较大断层和的风化裂隙面，根据本次勘测的节理统计分析结果，场区节理优选产状有4组，分别为150°∠82°、125°∠78°、190°∠85°和90°∠56°。
根据边坡及优选节理面的产状作赤平投影图如下：
根据边坡走向及节理的赤平投影图，结果见图3.2-1。采用图解法，由图3.2-1a)可求得节理交线最小倾角为45°36′，倾向为NE159°，从而可求得走向NE61°的边坡开挖最大允许坡角为64°34′（对应坡比为1：0.48），即当采用不大于64°34′的坡角进行边坡开挖时，边坡岩体优选结构面及其组合未形成不利结构面，可判断边坡处于基本稳定状态。由图3.2-1 b)可求得节理交线最小倾角为51°26′，倾向为NE57°，从而可求得走向NW331°的边坡开挖最大允许坡角为51°34′（对应坡比为1：0.79），即当采用不大于51°34′的坡角进行边坡开挖时，边坡岩体优选结构面及其组合未形成不利结构面，可判断边坡处于基本稳定状态。
4、边坡设计方案
4.1设计原则
（1）以边坡稳定性计算结果为依据，在确保开挖边坡整体稳定的基础上，兼顾局部不稳定。
（2）挖方边坡设计以削坡为主，辅以护坡措施。
（3）设置截水、排水措施，防止地表水冲刷、下渗及地下水富集，截水、排水系统与厂内外排水系统衔接。
（4）边坡加固治理措施本着经济合理、技术可行的原则。满足施工技术前提下，尽量降低施工难度。
4.2设计方案
本工程形成的边坡最高约为68m，其中岩质边坡最高约为60m。
参考《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002，本工程的中等风化岩体，在坡高8~15m的范围时，坡率允许值为1:0.75~1:1.0，微风化岩体，坡高在8~15m时，坡率允许值为1：0.35~1：0.5。
因此，建议中等风化岩质边坡坡比不大于1：0.75；微风化岩质边坡坡高小于15m时，可按1：0.5坡比分级开挖；微风化岩质边坡坡高大于15m时，可按1：0.75坡比分级开挖。
边坡开挖应采用分级放坡的形式。考虑边坡开挖后的维护及边坡防护的施工，分级高度宜为8~12m。且受爆破施工的影响最终形成的边坡坡面局部会比较破碎，在外界因素(地震、爆破、雨水冲刷、地下水渗流或其它人为活动)的影响下易发生局部掉块、塌滑，建议在岩质边坡开挖完成后根据边坡坡面的实际情况对局部采用锚杆喷射混凝土的方式进行加固处理。
参考文献
[1]苏生瑞,李同录.连云港核电站高边坡稳定性评价与设计[J]岩石力学与工程学报,2000.19（1）
【关键词】核电厂；人工边坡；赤平投影；稳定性分析
Stability Evaluation of Shishibi Artificial Slopefor the Ningde Nuclear Power Plant
Li Guo Qiang
（Guangdong kenuo Electric Power Geotechnical Engineering CO.,LTD,Guangzhou 510600）
Abstract : Geotechnical conditions of the Shishibi artificial Slope in the Ningde nuclear power plant are analyzed in detail based on the topographical,physiognomic,lithology,geological structure,groundwater and potential unfavorable geologic conditions.The stability of shishibi artificial slope is evaluated by the method of stereographic projection analysis. The slope excavation design is optimized from this analysis.
Key words: nuclear power plant，artificial slope，stereographic projection ，stability evaluation
1、工程概况
福建宁德核电厂位于福建省宁德市福鼎市秦屿镇备湾村，北距福鼎市区约32km，东临东海，北临晴川湾，地理位置为东经120°17′06″，北纬27°02′42″，属秦屿镇管辖。人工边坡位于备湾山东南坡，厂区的北部，全长约670m，平面呈缓“S”型，边坡开挖最大高度达65m，石狮鼻人工边坡的开挖及支护主要集中在人工边坡的北侧。
2、边坡工程地质条件
根据成因、岩性和形态等特征，人工边坡地貌由丘陵剥蚀地貌和海岸剥蚀地貌及填土地貌组成。丘陵剥蚀地貌为人工边坡的主要地貌类型，山体外貌形态低矮平缓，山体坡度13°～31°，局部山坡剥蚀强烈，较陡峻。海岸剥蚀地貌分布在人工边坡东边海岸线上，主要由海蚀洞和海石穴组成，该地段坡度陡，基岩出露。填土地貌主要分布于人工边坡与主厂区之间的填海区，以及临时办公楼、气象站及观景台附近。边坡未见断裂构造，地质构造形迹主要表现为节理裂隙及层理。人工边坡区内节理的方位以北东及近东西向为主，次为北西向、近南北向。其节理走向玫瑰花图如图2-1：
节理统计结果表明，以下几组节理比较发育：
① 走向30~60°方向节理；② 走向70~90°方向节理；
③ 走向270~280°方向节理；④走向310~320°方向节理；
⑤走向360°方向节理。
结合节理的走向玫瑰花图，北东走向节理对应节理优选产状为150°∠82°及125°∠78°。
近东西向节理，对应的节理优选产状为190°∠85°。
近南北向节理，对应的节理优选产状为90°∠56°。
在不同岩石类型中，节理特征略有差别，节理走向玫瑰花图如图2-2、图2-3：
节理以剪节理为主，部分为张节理面。节理张开度一般小于1mm，部分在1~3mm间，节理面较平直、闭合，部分充填石英脉。结合度以结合好为主，局部为结合一般。节理面干燥，未见地下水充填。
边坡区内揭露的地层有第四系坡残积层粉质粘土和全风化和、强风化熔结凝灰岩、花岗岩、流纹岩。
人工边坡区分布少量孤石，存在少量海蚀洞、海蚀穴，除此之外，未发现滑坡、泥石流、地下洞穴、采空区、塌陷等不良地质作用，也未发现有压矿或古文物等。
边坡区内地下水类型主要是孔隙水和基岩裂隙水，人工边坡地段无连续稳定的地下水位，边坡地段地下水的主要来源是大气降水补给，海岸及局部近海岸部位也受海水潮汐补给，但补给和径流条件均较差。
3、边坡稳定性分析
根据本工程边坡的工程地质剖面图，当场平至9m标高时，边坡上部为土层（坡积土、残积土、全风化和强风化熔结凝灰岩、花岗岩、流纹岩），厚度0~15m，其余为中等风化和微风化岩体，因此，对边坡的稳定性分析应根据岩土情况不同分为土质边坡稳定性分析和岩质边坡稳定性分析。
3.1土质边坡稳定性分析
比较各工程地质剖面图，其中1-1’剖面无覆土，2-2’、3-3’ 及4-4’剖面土层厚度约2~3m，5-5’和 8-8’剖面土坡高度约6m，9-9’、10-10’和11-11’剖面土层厚度小于4m，以上各剖面土质边坡高度均小于10m，按《建筑边坡工程技术规范》规定，可按1：1.25的坡比直接放坡，不须定量验算a其稳定性。
6-6’剖面的土层厚度约为15m，形成土质边坡坡高约18m；7-7’剖面的土层厚度约为8m，形成土质边坡坡高约11m；6-6’和7-7’剖面土质边坡高度均大于10m，因此土质边坡以6-6’和7-7’剖面的地质情况为典型剖面进行稳定性验算。
6-6’剖面边坡上部土层为坡积粉质粘土和强风化花岗岩，下部为微风化花岗岩。7-7’剖面边坡上部土层自上而下依次为残积砾质粘性土、全风化花岗岩、强风化花岗岩，下部为微风化花岗岩。根据6-6’和7-7’剖面分别建立计算模型如下图3.1-1、3.1-2。
边坡稳定性分析所用各岩土层物理力学参数如下表3.1-3
表3.1-3 边坡稳定性分析所用各岩土层物理力学参数表
岩土层名称与编号 γ
(kN/m3) C
(kPa) φ
(°)
坡积粉质粘土 18.4 20 16
殘积砾质粘性土 19.6 23 18
全风化岩体 20 29 27
强风化岩体 22 35 30
中等风化岩体 24 300 34
微风化岩体 26 7000 55
根据以上计算模型和计算参数，分别采用Bishop和Morrenstern-Price法对边坡稳定性进行验算，所得计算结果如下表3.1-4：
表3.1-4 土质边坡稳定性分析计算结果
计算剖面 计算方法 坡比 计算所得安全系数 规范允许安全系数 是否满足规范要求
6-6’剖面 Bishop法 1：1.25 1.98 1.30 满足
Morgenstern-Price 1：1.25 1.91 1.30 满足
7-7’剖面 Bishop法 1：1.25 2.54 1.30 满足
Morgenstern-Price 1：1.25 2.49 1.30 满足
根据上表及《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）相关规定，土质边坡高度不大于18m时，开挖坡比按不大于1：1.25坡比分级开挖，可满足规范稳定性验算要求。
3.2岩质边坡稳定性分析
不考慮外部因素影响时，岩质边坡的稳定性主要与边坡岩体的完整程度和岩体结构面性质有关。根据平面布置图，本工程人工边坡走向为NW331°~NE61°，倾向NE61°~SE151°。
在本次勘测范围内没有发现较大断层和的风化裂隙面，根据本次勘测的节理统计分析结果，场区节理优选产状有4组，分别为150°∠82°、125°∠78°、190°∠85°和90°∠56°。
根据边坡及优选节理面的产状作赤平投影图如下：
根据边坡走向及节理的赤平投影图，结果见图3.2-1。采用图解法，由图3.2-1a)可求得节理交线最小倾角为45°36′，倾向为NE159°，从而可求得走向NE61°的边坡开挖最大允许坡角为64°34′（对应坡比为1：0.48），即当采用不大于64°34′的坡角进行边坡开挖时，边坡岩体优选结构面及其组合未形成不利结构面，可判断边坡处于基本稳定状态。由图3.2-1 b)可求得节理交线最小倾角为51°26′，倾向为NE57°，从而可求得走向NW331°的边坡开挖最大允许坡角为51°34′（对应坡比为1：0.79），即当采用不大于51°34′的坡角进行边坡开挖时，边坡岩体优选结构面及其组合未形成不利结构面，可判断边坡处于基本稳定状态。
4、边坡设计方案
4.1设计原则
（1）以边坡稳定性计算结果为依据，在确保开挖边坡整体稳定的基础上，兼顾局部不稳定。
（2）挖方边坡设计以削坡为主，辅以护坡措施。
（3）设置截水、排水措施，防止地表水冲刷、下渗及地下水富集，截水、排水系统与厂内外排水系统衔接。
（4）边坡加固治理措施本着经济合理、技术可行的原则。满足施工技术前提下，尽量降低施工难度。
4.2设计方案
本工程形成的边坡最高约为68m，其中岩质边坡最高约为60m。
参考《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002，本工程的中等风化岩体，在坡高8~15m的范围时，坡率允许值为1:0.75~1:1.0，微风化岩体，坡高在8~15m时，坡率允许值为1：0.35~1：0.5。
因此，建议中等风化岩质边坡坡比不大于1：0.75；微风化岩质边坡坡高小于15m时，可按1：0.5坡比分级开挖；微风化岩质边坡坡高大于15m时，可按1：0.75坡比分级开挖。
边坡开挖应采用分级放坡的形式。考虑边坡开挖后的维护及边坡防护的施工，分级高度宜为8~12m。且受爆破施工的影响最终形成的边坡坡面局部会比较破碎，在外界因素(地震、爆破、雨水冲刷、地下水渗流或其它人为活动)的影响下易发生局部掉块、塌滑，建议在岩质边坡开挖完成后根据边坡坡面的实际情况对局部采用锚杆喷射混凝土的方式进行加固处理。
参考文献
[1]苏生瑞,李同录.连云港核电站高边坡稳定性评价与设计[J]岩石力学与工程学报,2000.19（1）