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输电线路塔基距坡顶边缘的安全避让距离的研究

文档作者：于生飞，高　鹏，刘　灿，孙长帅文档来源：山东电力工程咨询院有限公司		点击数：	更新时间： 2022年10月15日
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输电线路塔基距坡顶边缘的安全避让距离的研究
于生飞，高　鹏，刘　灿，孙长帅
（山东电力工程咨询院有限公司，山东济南２５００１３）
摘　要：通过对坡顶输电线路塔基距坡顶边缘的最小安全避让距离的研究，得出立塔位置与坡顶边缘的最小安全避
让距离的定量分析评判方法，并根据各种土层边坡模型的计算结果，提出了坡顶高压线塔距坡顶边缘的最小安全避让
距离的一种简捷的速查方法。
关键词：边坡；稳定性分析；安全避让距离；输电线路
中图分类号：ＴＭ７５４
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ＹＵＳｈｅｎｇｆｅｉ，ＧＡＯＰｅｎｇ，ＬＩＵＣａｎ，ＳＵＮＣｈａｎｇｓｈｕａｉ
（ＳｈａｎｄｏｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｎｓｕｌｔｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏｒｐ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉｎａｎ２５００１３，Ｃｈｉｎａ）
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收稿日期：２０１９０１２１
作者简介：于生飞（１９８６－），硕士研究生，从事岩土工程勘察与
边坡工程的研究。
０ 引言
我国山体丘陵分布广泛，大量的电力高压线塔等建
（构）筑物建造于坡体环境中，如何保证边坡及坡顶的这些
建（构）筑物的安全是岩土业界必须面对的理论及技术课
题。目前在岩土工程领域，对单纯边坡稳定性分析的研究
较多，至今也已形成很多边坡的稳定性分析方法，在工程
领域应用最为普遍的主要是极限平衡分析法［１］。但将边坡
与坡顶建（构）筑物放在一起研究，以此来探讨坡顶建（构）
筑物距坡顶边缘的最小安全避让距离， 目前研究成果
很少。
边坡和坡顶建（构）筑物是一个相互作用的统一体系。
当坡顶建（构）筑物基础至坡顶边缘的水平距离较近且坡顶
建筑荷载较大时，建筑附加荷载将对边坡的变形及稳定性
产生不利影响，可能导致边坡的稳定性降低，边坡滑裂面
位置及滑动范围发生改变，甚至可能导致边坡产生过大变
形或失稳，进而造成坡顶建筑地基土体由于侧向约束的弱
化而发生不均匀沉降，导致坡顶建筑的开裂或倾倒，因此
边坡和坡顶建（构）筑物间的相互影响不容忽视。实际工程
设计分析中必须将两者作为一个共同作用的整体进行综合
考虑，从而保证边坡和建（构）筑物的安全。边坡的稳定性
与边坡岩土体的物质组成、边坡高度、边坡坡角、坡顶建
筑荷载、建筑基础形式及坡顶建筑基础至坡顶边缘的水平
距离等因素有关，因此建（构）筑物基础至坡顶边缘距离的
远近对边坡及坡顶建（构）筑物的安全影响至关重要。
目前，现场塔基定位时，立塔与高陡边坡边缘的安全
距离只能根据经验判定，无定量的科学分析判断方法，线
路定位时常因偏于保守而造成不必要的改线、返工等，或
因偏于冒进，给塔基安全埋下隐患。为此，在输电线路中
的高陡土质边坡地段，研究立塔位置与坡顶边缘的最小安
全避让距离的定量分析评判方法，找到科学的方法来确定
杆塔基础与高陡土坡坡顶边缘的避让距离，对于优化工作
量、保障线路安全有重要意义。
１ 边坡稳定性影响因素及其分析方法
１．１ 边坡稳定性的概念
组成边坡的岩土体，在重力作用下会产生向下滑动的
力，同时由于自身具有一定的强度以及人为的工程措施影
响，会产生阻止坡体下滑的抵抗力。通常，如果边坡土体
内某个面上的滑动力超过抗滑力，那么边坡将会产生滑
动，即失去稳定。如果下滑力小于抗滑力，那么认为边坡
是稳定的。在工程设计中，判断边坡稳定性的大小习惯上
用安全系数来衡量。毕肖普定义的土坡稳定安全系数为：
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电工技术　电气设计
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犉ｓ＝τ犳／τ
式中，τ犳为沿整个滑面上的平均抗剪强度；τ 为沿整个滑
面上的平均剪应力。
按上述定义，当犉ｓ＞１时土坡稳定，犉ｓ＜１时土坡失
稳，犉ｓ＝１时土坡处于临界状态。该定义物理意义明确、
概念清晰、阐述简洁，在实际工程中应用十分广泛，但其
关键问题在于寻找滑裂面，并且要确定滑裂面上的平均抗
剪强度和平均剪应力。
１．２ 边坡稳定性的影响因素
影响边坡稳定性的因素很多，自然因素包括地质环
境、地质作用、气候影响等，人为因素包括工程设计、施
工质量等。
（１）边坡坡度：可用坡高与水平长度之比来表示，也
可用坡角θ来表示，θ越小，边坡越稳定。
（２）边坡高度犎：坡脚至坡顶的铅直距离，对于黏性
土坡，在相同条件下犎越小，边坡越稳定。
（３）边坡的岩性、土层性质：边坡土体的犮、φ 值越
高，边坡越稳定。
（４）气象、水文条件：雨水的渗入、地下水的渗流，
尤其是渗透力与滑动方向一致时， 都会使边坡稳定性
降低。
（５）荷载和地震条件：坡顶存在超载或动荷载，以及
地震，都会对边坡的稳定造成影响。
（６）施工质量和加固措施等。
１．３ 边坡稳定性分析方法
极限平衡法是土坡稳定分析中最早采用的方法，也是
最常用的方法［２］。它根据边坡上的滑体或滑体分块的力学
平衡原理（即静力平衡原理），分析边坡在各种破坏模式下
的受力状态，再根据边坡滑体上的抗滑力和下滑力间的关
系来评价边坡的稳定性。常用的极限平衡法有Ｆｅｌｌｅｎｉｕｓ法
（瑞典条分法）、Ｂｉｓｈｏｐ法（毕肖普法）和Ｊａｎｂｕ法（简布
法）等［１］
２ 塔基距离坡顶边缘安全避让距离验算原则
２．１ 验算参数的选择
根据目前的分析成果，边坡稳定性敏感系数较大的参
数主要有边坡土体的内摩擦角、黏聚力，坡率（坡角）、坡
顶荷载及坡高等。考虑到输电线路工程中的实际情况，本
文主要把边坡土体的内摩擦角、黏聚力、重度，坡率（坡
角）、坡顶荷载及坡高等参数作为计算模型的验算参数。
２．２ 验算模型的建立
根据ＧＢ５０３３０—２０１３《建筑边坡工程技术规范》第
５．３．１条中边坡稳定性评价标准，边坡稳定性可划分为以
下状态：犉ｓ＜１．００，为不稳定状态；１．００≤犉ｓ＜１．０５，为
欠稳定状态；１．０５≤犉ｓ＜犉ｓｔ， 为基本稳定状态；犉ｓ≥
犉ｓｔ，为稳定状态［３］。其中，犉ｓｔ为边坡稳定安全系数。
结合输电线路工程实际情况，假设铁塔荷载在坡顶上
的附加应力分布均匀，则通过ｓｌｉｄｅｖ５．０软件，假定塔基
荷载施加到坡顶后， 通过各种参数组合（边坡坡角、高
度，塔基荷载，及边坡土体的黏聚力、内摩擦角和重度
等）来验算。当边坡体恰好处于基本状态（边坡体的稳定安
全系数犉ｓ＝１．０５）时，得到的塔基边缘与坡顶边缘的距离
即为最小安全避让距离。假定的验算模型如图１所示。
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３ 杆（塔）位相对坡顶最小安全避让距离验算
３．１ 土质边坡体计算模型及参数的选取
根据输电线路工程中常遇到的土质边坡情况，参考
《工程地质手册》（第４版）［４］等相关手册、规范中土层的物
理力学参数经验值，将本次土质边坡体假设为单一均质土
坡，计算模型参数选取情况见表１。另外，模型计算中的
边坡坡高分别按５、１０、１５ｍ 情况考虑，坡角分别考虑
３０、４５、６０°情况，坡顶塔基荷载按１００ｋＰａ考虑。
表１ 计算模型参数的选取
Ｔａｂ．１Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
土质状态（密实度） 重度狉／（ｋＮ／ｍ３） 黏聚力／ｋＰａ 内摩擦角／（°） 坡顶荷载／ｋＰａ
黏性土
粉土
砂土
可塑１８．５ ２０ １５
硬塑１９．０ ２８ １８
坚硬１９．５ ３５ ２２
稍密１８．５ ６ １８
中密１９．０ ６ ２２
密实１９．５ ６ ２６
稍密１９．０ ０ ２０
中密１９．５ ０ ２５
密实２０．０ ０ ３０
１００
３．２ 单一均质土坡模型计算结果
根据以上土质边坡体计算模型及参数，并考虑不同坡
高、不同坡角及坡顶塔基荷载等因素的情况下，根据各种
土质边坡体计算模型得出的杆（塔）位相对坡顶边缘的最小
安全避让距离犛，以及坡高、坡度与最小安全避让距离的
关系曲线（如图２～４所示）。
由图２～４可知，坡顶塔位的最小安全避让距离受边
坡的坡高、坡度和边坡土体的密实软弱程度影响较大。该
距离与边坡的坡高、坡度呈正相关的关系，坡高越高、坡
４３
电气设计　电工技术
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近似简单地根据不同土质的软弱、密实度状态，先分别按
单一土质边坡确定坡顶塔位基础相对最小安全避让距离，
以此取最大值作为该复杂土质边坡条件下塔位相对最小安
全避让距离。
４ 结语
本文通过研究坡顶建（构）筑物与坡顶边缘的最小安全
避让距离，提出了坡顶高压线塔与坡顶边缘的最小安全避
让距离的一种简捷速查方法。该方法可有效提高输电线路
土质边坡地段塔基定位的效率，减少线路定位工日，降低
不必要的改线工作量，并为塔基的稳定性与线路安全性提
供保障。
参考文献
［１］陈祖煜．土质边坡稳定性分析［Ｍ］．北京：中国水利水电出版
社，２００３．
［２］张正．大畈核电厂填土高边坡稳定性分析与研究［Ｄ］．南京：
南京大学，２００７．
［３］ＧＢ５０３３０—２０１３建筑边坡工程技术规范［Ｓ］．
［４］《工程地质手册》编委会．工程地质手册［Ｍ］．４版．北京：中国
建筑工业出版社，２００６．
（上接第４１页）
［４］刘爱民，吴志恒，徐建源，等．高压隔离开关触头运动智能控
制策略研究［Ｊ］．组合机床与自动化加工技术，２０１４（７）：
６２６５．
［５］刘玉福．高压真空断路器故障的分析与排除［Ｊ］．电工技术，
２０１２（２）：４９５０．
４４
电工技术　电气设计

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