重力坝深层抗滑稳定分析研究 - 文章编号01-
碾压混凝土重力坝深层抗滑稳定研究
碾压混凝土重力坝深层抗滑稳定研究【摘要】就我国当今常见的重力坝工程施工技术进行分析，以碾压混凝土重力坝为主的施工技术深受着人们的重视，无论是在施工技术、施工材料，还是施工观念上，都发生了翻天覆地的变化，使得整个施工流程发生了质的改变。
但是就我国早期水利工程分析，因为当初施工工艺、施工技术的不完善而引发的质量问题时有发生，给工程造成严重的质量问题，也引发了许多意料之外的安全隐患。
滑坡失稳便是这些问题中最为突出的一种，它的出现不仅给水利工程功能和耐久性造成影响，还引发了严重社会经济问题。
本文着重阐述了碾压混凝土重力坝深层抗滑稳定技术，以供有关人士参考。
【关键词】坝基；混凝土；重力坝；抗滑稳定随着社会的发展和科学技术的进步，建筑行业的发展可谓是日新月异，建筑施工技术也得到了显著的提升。
目前，人们对建筑物要求日益严格的同时，传统的工程施工技术逐渐无法满足社会经济的发展要求，并且还容易产生质量和性能影响问题。
水利工程作为建筑工程中最为特殊的存在，它在施工中亦是如此，一旦施工技术、施工方法不够合理，极容易引发结构失稳破坏，产生重大的安全隐患。
碾压混凝土重力坝作为当今水利施工建设中最为常见的一种，它在提高水利工程效率和功能方面有着至关重要的意义。
在这里我们就这些问题进行研究分析，提出有关的控制策略。
1.碾压混凝土重力坝碾压混凝土重力坝是基于常态混凝土重力坝的基础上形成的一种新型的坝体结构。
这种坝体结构在施工建设的过程中，是通过采用拌和预制、吊篮运输以及平仓振捣控制的方法来进行施工。
在施工的时候如果坝体剖面较大的时候经常都是采用分块浇筑施工的方式来进行施工，以冷却接缝灌浆技术来管理，从而保证施工的正常进行。
碾压混凝土重力坝在当今的工程施工中，随着科学技术的进步其施工方法也发生了一定的变动。
同传统的施工方法相比较，它是采用无塌落的干硬性混凝土为主进行施工的，是采用土石坝机械运输方式来进行摊铺、碾压修筑形成的坝体结构，这类坝体结构在我国的水利工程项目中应用极为广泛，尤其是在近十年时间里，无论是施工技术、施工数量还是施工规模上，都发生了显著的变化，使得这一技术得到了明显的应用。
重力坝抗滑稳定措施浅析
重力坝抗滑稳定措施浅析摘要：通过对重力坝抗滑稳定的分析，采取有效措施提高其抗滑稳定性，确保大坝安全运行。
关键词：水利枢纽；重力坝；抗滑稳定；措施前言重力坝是用混凝土或石料等材料修筑，主要依靠坝体自重保持稳定的坝，它历史悠久、优点较多，目前仍被广泛采用。
重力坝抗滑稳定分析的目的是核算坝体沿坝基面或坝基内软弱结构面抗滑稳定的安全度，提高重力坝抗滑稳定的措施要根据其工作原理及特点，通过分析不同情况下的稳定性，分别确定切实有效的提高抗滑稳定措施。
下面就重力坝存在的几种可能滑动情况分别进行稳定分析，根据分析结果落实相应的抗滑稳定措施。
一、沿坝基面的抗滑稳定问题1、沿坝基面的抗滑稳定分析（以一个坝段或取单宽作为计算单元）1.1利用抗剪强度公式，将坝体与基岩间看成是一个接触面，而不是胶结面。
当接触面呈水平面时，其抗滑稳定安全系数Ks =①式中ΣW为接触面以上的总铅直力；ΣP为接触面以上的总水平力；U为作用在接触面上的扬压力；f为接触面间的摩擦系数。
当接触面倾向上游时Ks=②式中β为接触面与水平面间的夹角。
由式②可以看出，当接触面倾向上游时，对坝体抗滑有利；当接触面倾向下游时，β为负值，使抗滑力减小，滑动力增大，对坝体稳定不利。
1.2利用抗剪公式时，认为坝体混凝土与基岩接触良好，直接采用接触面上的抗剪断参数和计算抗滑稳定安全系数。
s =③式中A为接触面面积；为抗剪断摩擦系数；为抗剪断凝聚力。
2、增加抗滑稳定性的工程措施从稳定性分析计算公式看出，要增大K值可采取多种措施，如增加坝体的铅直力ΣW，减小扬压力U，提高滑动面的抗剪强度指标f值。
对具有软弱夹层的地基应设法增加尾岩抗体被动抗力。
如依靠减小水平推力ΣP来增加坝体稳定性难度很大。
因此，可以采用以下工程措施提高抗滑稳定性。
一是加大坝体剖面。
在上游面或下游面加大剖面以增加坝体自重，在上游面加大剖面可增加坝体自重及垂直水重，提高ΣW值，从而增加坝的抗滑稳定性；二是采用有利的开挖轮廓线，开挖坝基时，利用岩面的自然坡度，使坝基面倾向上游；三是在坝基面设置排水系统，加强坝基排水，减小扬压力，增大K值；四是提高软弱夹层的抗剪强度指标。
碾压混凝土重力坝深层抗滑稳定研究
碾压混凝土 重力坝深层抗滑稳定研 究 敲 。 毽 岛 蟪
龙 虹 茜
摘
（ 广西 南 宁 ５ ３ ０ ０ ２ ３ ） 要： 随着社会科技的发展与建筑行 业的不 断进步 ， 建筑工程的施工技术 已有 了明显的提高 。目前， 人们对建筑 的要求越来越 高， 传 统的工程施工
旆工措施一般有有限元法、 钢体结构平衡法 、 显式结构分析法等 。其中使用 在水利工程中最 多的就属钢体结构平衡法，它是水利工程项 目中最为关键
的方 法 之 一 。【 ’ １
与水平面的平均夹角， 以略小于此角度 作为抗力角再进行抗滑稳定分析： 若 抗滑稳定安全 系数仍不满足要求 ， 则必需采取抗滑工程措施 ， 提高重力坝 的
、
用， 并且其施工的规模也越来越扩大， 碾压混凝土施工技术逐渐成 为现代水 利工程施工的重点 。但是， 我们将碾压混凝土应用于工程中时发现 ， 它 的抗 剪能力极低 ， 从而导致其在施工过程中的质量大大降低 ， 存在着 各种 问题与 隐患 。在实际工作 中， 我们应该来怎样控制这类问题的发生 ， 并完善该技术 是 当前亟待 解决 的问题。 目前 ， 在水利工程项 目中， 设计师往往会对坝基 的 总体结构进行重 点研究，需要对 当中的地质、砂层等各方面进行全面 的考 虑， 以此来缓解存在在坝基结构 中的各种问题 ， 提高水利工程的抗滑能力和 稳定系数 根据 目前社会 的发展趋势 ， 通常使用在水利工程中抗滑稳定性的
个可能的滑裂面进行抗滑稳定计算 。
（ １ ） 重力坝深层抗滑稳定 分析一般采用抗剪断强度公式 ， 按双斜滑裂面 刚体极限平衡等安全 系数法进行计算，因其中抗力角取值越大算 出的安全 系数也越大， 因此， 对 抗力角较大取值的合理性必须加 以论证 ， 论证 的方法
某重力坝溢流坝段深层抗滑稳定计算分析
【 关键 词】 重力坝 ； 深层抗滑 ； 刚体法 ； 稳定计算 ０ 引言
某水 电站枢纽工程 建筑 物由挡水 建筑物、 溢流表孔 、 冲沙底 孔、 电 站取水 口等组成 挡水 建筑 物为碾 压混凝 土重力坝 ． 溢流坝段最 大坝 高 ８ ０ ｍ 。依 据《 水 电枢 纽工程 等级 划分 及设 计 安全标 准》 （ Ｄ Ｌ ５ １ ８ ０ — ２ ０ ０ ３ ） 规定 ． 工程 等别为 Ⅲ等 ， 工程规 模为 中型 ； 枢 纽主要 建筑物 为 ３ 级． 大坝安全级别 为 Ｉ Ｉ 级。对于重力坝 的深层抗滑稳定 性 ． 目前 在 国 内外一般均按平 面刚体极 限平衡计算 ．其安 全系数多按定值法取值 ． 并与相应采用 的方法 、 参数相配套 ， 且根据工 程实践经验 ， 不断做相应 的 调 整
‘
强风化和微风化的交界线 ④第 四组 取双滑面 ， 由坝踵 滑入 向下 ． 至下 游护袒首端折 向冲坑 强风化层的顶端 ⑤第五组取 双滑面 ， 由坝踵 滑入 向下 ， 至下游 护袒末端折 向冲坑 强风化和微风化的交界线 ⑥第六组取 双滑面 ． 由坝踵 滑入垂直 向下 ． 再折 向冲坑强风化 和 微风化的交界线 ⑦第七组取双滑 面 ． 由坝踵滑人垂 直向下 ， 再折 向冲坑微风化和 弱风化的交界线
⑧第八 组取双滑 面 ， 由坝踵滑入 向下 ． 至下游坝体 和护袒接逢处 折向冲坑强风化和微风化 的交界线 ⑨第九组取双滑 面 ， 由坝踵滑人垂 直向下 ， 再折 向冲坑 强风化层 令抗力 为 Ｑ ． 其与 Ｂ Ｄ面法 线的夹 角为 ． Ｂ Ｄ面与水平 面的夹 角 顶端。 为９ ０ 。 ．令块体 Ａ Ｂ Ｄ和块体 Ｂ Ｃ Ｄ同时处 于极 限平衡状态 ．分别核算 在正常蓄水位工况下 ． 所取 ９ 个典型滑面在抗剪断指标参数下计 Ａ Ｂ、 Ｂ Ｃ面上的抗滑稳定安全系数 。 、 ， 考虑块 体 ＡＢ Ｄ的稳定 ： 算， 安全 系数均满足要求 ， 第 四组滑面 的安全 系数最小 ， Ｋ ＝ ５ ． ８ ８ ； 在抗 剪指标参数下 ． 只有第 四组 安全系数 ： １ ． １ ７ ＞ １ ． ０ ５ ． 其余 的滑 面组合 安全系数均大于 １ ． ３ 。 在抗剪指标参数下 ， 存在四组危 险滑 面， 即第 １ 、 考虑块体 Ｂ Ｃ Ｄ的稳定 ： ４ 、 ８ 、 ９ 组滑面 ， 安全 系数分别为 １ ． ６ ７ 、 １ ． １ ７ 、 １ ． ６ １ 和 １ ． ７ １ 。 第 四组组合滑 ｆ ｚ ＇ ［ （ Ｇ ￣ ｃ ｏ ｑ ３ ＋ Ｑ ｓ ｉ ｎ ＠ ＋ Ｏ ） ＋ Ｕ ３ ｓ ｉ ｎ ｌ ｆ － Ｕ ： ｜ ＋ ｃ ｚ ＇ Ａ ２ 一 ｒ ， 、 面的安全系数最小 ． 由于滑面通过下游 的强风化层 ． 并且两个 滑面的 … Ｑ ｃ ｏ ｓ ｑ ｓ ＋ ０ ） － Ｃ ２ ｓ ｉ ｎ ｌ ｆ ＋ ｃ ｏ 倾角都 比 较危 险， 导致安全系数明显降低。 式 中： ∑Ｐ 、 ∑ ——作用 于块体 ＡＢ Ｄ上的总水平 、 总垂直力 ： 在 校核洪水位工况下 ． 所取 ９个典 型滑面在抗剪断指标参数下计 Ｇ 、 Ｇ ｒ一 分别位岩体 ＡＢ Ｄ、 Ｂ Ｃ Ｄ重量的垂直作用 ； 算， 安全系数均 满足要求 ， 第 四组 滑面的安全 系数最 小 ， Ｋ ＝ ５ ． ５ ６ ； 在抗 分别为 Ａ Ｂ、 Ｂ Ｃ滑动面 的摩擦 系数 ； 剪指标参数下 ， 存在 四组危险滑面 ， 即第 １ 、 ４ 、 ８ 、 ９ 组滑面 ， 安全系数分 Ｃ １ 、 ｃ ： ——分别为 Ａ Ｂ、 Ｂ Ｃ滑动面 的凝聚力 ； 别为 １ ． ４ ６ 、 １ ． ４ ２ 、 ｌ ‘ ３ ８和 １ ． ４ ７ 。 Ｕ 、 、 （ — 分 别 为 ＡＢ、 Ｂ Ｃ 、 Ｂ Ｄ面上 的扬压力 ； ａ 、 分别为滑动 面 Ａ Ｂ 、 Ｂ ｃ与水平面 的夹角 ； ３ 结语 Ａ。 、 Ａｒ— 分 别为滑动面 ＡＢ 、 Ｂ Ｃ的长度 ； 采用 刚体法对表孔溢 流坝段的坝基深层抗 滑稳定安全 系数进 行 Ｑ、 一 分别 为 Ｂ Ｄ面上的抗力与水平面的夹角 。 结果表 明坝基深层抗滑稳定具有 足够 的安全度 。正常蓄水 位 然 后令 ＝ ， 解 出抗力 Ｑ， 再将其 回带 ， 即可求 出整个滑移 体 的 了计算 ． 和校核洪水位工况 ． 所选取的 ９ 个 滑面组合 的抗 剪断安 全系数 都大于 抗滑稳定 安全 系数 ， 通过迭代法求解。 规 范要 求值 ３ ． ０ ， 其 中滑面 ５ 的安全系数最大 ， 为９ ． ５ １ ， 第四组滑 面的 ２ 计算 结果分析 安全 系数最小 ． 为５ ． ５ ６ ： 抗剪 安全系数都大于规范值 １ ． ０ ５ 。 其 中滑 面 ６ 的安全 系数最大 ， 为２ ． ９ ４ ， 第 四组滑面 的安全 系数最小 ， 为 １ ． １ ７ ， 第 四 计算 工况 采用正 常蓄水 位的基本 组合 ． 上游 水位 ９ ０ ０ ． ０ ０ ｍ． 下 游 组滑面最危险 ● 水位 ８ ４ ５ ． ０ ０ ｍ。计算荷 载包括大坝及滑 动面 以上岩体 自重 、 上 下游水 压力 、 扬压 力 ， 排水幕处 渗透压力折减 系数 ＝ ０ ， ２ ５ 。参 数取抗剪 断和 【 参考文献】 抗剪指标参数 ． 采用 等安全 系数法分别取 ９ 个 典型危险组合 滑面进行 ［ １ ］ 林 继镛． 水工建筑物． ４ 版［ Ｍ］ ． 北京 ： 中国水利水 电出版社 ， ２ ０ ０ ９ ． 计算 ： ［ ２ ］ 中华人 民共 和国行业 标准编写组． Ｄ Ｌ ５ １ ０ ８ — １ ９ ９ ９ 混 凝土重力坝设计规范［ ｓ ］ ． ①第一组取 向下游倾斜 的单滑 面 ． 由坝踵 滑入 。 从 冲坑 底部 滑出 北京 ： 中国电力 出版社 ． ２ ０ ０ ０ ． ②第二组 取双滑 面 。 由坝踵 滑人 向下 ， 至下游护袒 中间折 向冲坑 强风化和微风化 的交界线 ［ 责任编辑： 汤静 ］ ③第三组 取双滑 面 。 由坝踵 滑入 向下 ． 至下游护袒 首端折 向冲坑
重力坝深层抗滑稳定计算分析
重力坝深层抗滑稳定计算分析建设工程学部水1101班金建新201151073【摘要】重力坝依靠自身重量来维持稳定,所以,安全就是重力坝设计的最基本最重要的要求。
一般情况下,坝体基岩很少是完整的岩体,常常存在复杂的节理、裂隙或断层等地质结构,并形成不可预知的滑动通道。
由于坝基的地质缺陷很难被发现,或者被清楚的了解,所以往往导致严重的工程事故。
因此,重力坝深层抗滑稳定性的研究在工程上具有普遍性和紧迫性。
对坝基岩体存在断层、节理、裂隙、软弱夹层等地质缺陷的重力坝工程进行稳定性分析与评价并提出合理的处埋措施对大坝工程实践具有十分重要的技术经济意义。
目前,重力坝稳定分析的方法很多,而在实际工程中,通常采用的方法是有限元法与刚体极限平衡法的结合,这样的优点在于：既可以避免难引入刚体极限平衡法的影响因素的缺陷,又可以规范安全系数的定义,方便设计人员进行使用。
本文作者通过理论分析和算例计算的比较,认为邵龙潭教授创立并发展的有限元极限平衡方法是优胜于刚体极限平衡法和有限元强度折减法的优秀方法。
有限元极限平衡方法理论严密,计算验证充分可靠,集合了刚体极限平衡法和有限元强度折减法各自的优点,又有效克服了两种方法的不可回避的缺点。
本文将有限元极限平衡法应用到重力坝深层抗滑稳定分析的问题中,显示出了与传统刚体极限平衡方法及有限元强度折减法计算分析结果一致的适用性,同时能够搜索出与实际情况相符的最危险滑裂面,并减少了稳定计算的工作量。
通过分析和讨论重力坝在分层施工、运行期蓄水及渗流等工况下的稳定性,得到了与实际工程中相一致的结果和结论,进一步验证了有限元极限平衡法在重力坝稳定性分析问题中的实用性。
所以,有限元极限平衡是有很大发展前景的稳定分析的理论和方法。
前言随着水利资源的不断开发, 地质良好的坝址越来越少, 当坝基岩体内存在缓倾角的软弱夹层时, 坝体便有可能带动部分基岩沿软弱夹层滑动, 对大坝的抗滑稳定十分不利, 因此必须核算坝体带动基岩沿软弱面失稳的可能性, 研究坝体的深层抗滑问题[ 1] 。
高坝洲水电站重力坝深层抗滑稳定研究
高坝洲水电站重力坝深层抗滑稳定研究u王素芳,李 刚,刘金龙u(武汉大学土木与建筑学院,湖北武汉 430072)摘 要:采用三维有限元法计算了高坝洲水电站表孔溢流坝段的深层抗滑稳定安全系数,得出最危险坝段,并用一次二阶矩法计算最危险坝段的可靠度,同时研究了各随机变量对可靠指标的影响关键词:重力坝;抗滑稳定;有限元;可靠度中图分类号:TV652 1 文献标识码:A 文章编号:1004-4701(2001)03-0174-041 概 况清江高坝洲水利枢纽是清江流梯级开发的最下游一个电站,其主要任务是发电与航运,属大(2)型工程,等别为二等。
混凝土重力坝最大高57m,坝轴线全长439.5m,为二级建筑物。
坝基岩体内存在着断层、裂隙、层间剪切带及顺层溶蚀等地质缺陷,其中层间剪切带是建坝的主要工程地质问题。
表孔溢流坝段处于抗滑稳定的控制部位,基岩中含300#、300-1#、259#、263#等4条缓倾角剪切带及由断层F205与F213、F214相互切割构成的楔形体。
按常规设计一般采用材料力学的刚体极限平衡理论来确定坝基深层的抗滑稳定安全系数。
近年来,随着计算机技术的发展,有限单元法和可靠度方法已在水电、土建、机械等领域广泛应用。
为确保工程安全,选择高坝洲大坝表孔溢流坝段(13#~19#坝段)进行三维有限元计算,并用可靠度理论分析其中最危险的情况。
本文所涉及到的计算方法及理论请参考文献[1、2]。
2 有限元计算2.1 计算条件2.1.1 地质资料4条剪切带均倾向上游,偏右岸,与坝轴线交角 =38.0 ~45.0 ,真倾角 =32.0 ,剪切带厚度约0.10m。
3条断层中F205最为发育,与F213、F214相交,在建基面附近形成楔形体,横贯15#~17#坝段(见图1)。
2.1.2 计算工况及荷载工况1(基本荷载组合):正常运行水位水压力+坝体自重+基岩自重+扬压力;工况2(基本荷载组合!):设计洪水位水压力+坝体自重+基岩自重+扬压力;工况3(特殊荷载组合):校核洪水位水压力+坝体自重+基岩自重+扬压力。
重力坝深层抗滑稳定的可靠度分析
重力坝深层抗滑稳定的可靠度分析目前的重力坝设计规范,并行存在基于概率极限状态设计法和分项系数设计表达式的DL 5108-1999《混凝土重力坝设计规范》和基于单一安全系数设计法的SL319-2005《混凝土重力坝设计规范》两部设计规范。
传统的以安全系数为基础的设计方法与概率极限状态设计法有何关系,安全系数与可靠指标之间的关系等问题,是水工结构安全度领域值得研究的热点问题之一。
本文以重力坝深层抗滑稳定的可靠度研究为切入点,对重力坝深层抗滑稳定的可靠度分析方法和安全度设置水平开展了较为系统的研究,分析了可靠度分析法与安全系数设计法之间的联系,探讨了将安全系数设计法与概率极限状态设计法相结合的途径,主要研究成果如下。
(1)重力坝双斜面深层抗滑稳定的体系可靠度研究。
针对重力坝设计中常遇的双斜面深层抗滑稳定问题,利用JC法分别计算了基于等安全系数法的滑动体ABD、抗力体BCD的可靠指标,并利用等效线性化计算了双斜面深层抗滑稳定的体系可靠指标,发现两块体的抗滑稳定安全系数虽然相等,但抗滑稳定可靠指标并不相等；当滑动体和抗力体的抗滑稳定安全系数均满足要求时,其抗滑稳定可靠指标仍可能达不到要求；当采用概率极限状态设计法时,应分别建立两个块体的极限状态方程,分别分析两个块体的抗滑稳定可靠度及其体系可靠度,两个块体的体系可靠度可按串联体系进行求解。
(2)在传统的双斜面深层抗滑稳定可靠度分析结果的基础上,对传统的抗滑稳定安全系数K赋予广义的含义K=F(x1,x2,…,xn),利用K-1.0=0建立极限状态方程,采用蒙特卡罗法计算分析了双斜面深层抗滑稳定的体系可靠度,结果与JC法和等效线性化计算的体系可靠度基本一致。
由此沟通了传统的安全系数设计法与可靠度分析法之间的联系,为可靠度理论在重力坝双斜面深层抗滑稳定的体系可靠度分析中的应用开辟了一条新途径。
(3)重力坝多滑面深层抗滑稳定的体系可靠度研究。
当坝基存在多个断层或结构面时,在分析传统的基于滑动面的应力分析法与强度折减法求得的深层抗滑稳定安全系数的基础上,利用加权响应面法和逐步等效线性化,计算了重力坝深层抗滑稳定的体系可靠度,建立了各断层的抗滑稳定安全系数与抗滑稳定可靠指标的关系,建立了强度折减法的抗滑稳定安全系数与体系可靠指标的关系。
重力坝抗滑稳定性不够的原因分析-获奖版PPT课件
图1 重力坝所外力示意图 ∑P—水平推力；u—扬压力；
∑G—自重；F—抗滑力
水利工程管理技术
重力坝抗滑稳定性不够的原因分析
2015.04
重力坝抗滑稳定性不够的原因分析
重力坝是用混凝土或浆砌石修筑的大体积挡水建筑 物，它的主要特点是依靠自重来维持坝身的稳定。
重力坝必须保证在各种外力组合的作用下，有足够 的抗滑稳定性，抗滑稳定性不足是重力坝最危险的病害 情况。当发现坝体存在抗滑稳定性不足，或已产生初步 滑动迹象时，必须详细查找和分析坝体抗滑稳定性不足 的原因，提出妥善措施，及时处理。
重力坝抗滑稳定性不够的原因分析
重力坝承受强大的上游水压力和泥沙压力等水平 荷载，如果某一截面的抗剪能力不足以抵抗该截面以 上坝体承受的水平荷载时，便可能产生沿此截面的滑 动。由于一般情况下坝体与地基接触面的结合较差， 因此，滑动往往是沿坝体与地基的接触面发生的。所 以，重力坝的抗滑稳定分析，主要是核算坝底面的抗 滑稳定性。坝底面的抗滑稳定性与坝体的受力有关， 重力坝所受的主要外力有：垂直向下的坝体自重；垂 直向上的坝基扬压力；水平推力和坝体沿地基接触面 的摩擦力等。
对重力坝设计深层抗滑稳定分析的探讨
：
系数Ｙ 。 、设计状况 系数ｑ ０ 、作用分项系数Ｙ ｆ 、材料性能分项系
数Ｖ 和 结构 系 数 ｖ ｄ 来 代 替原 来 的 重 力 坝 设 计 的安 全 系数 。 对 承 载 能 力极 限 状 态 的设 计 表 达 式 ， ＤＬ ５１ ０ ８— １ ９ ９ ９规
∑ 一 垂 直 力 之 和 ； Ｇ 、Ｇ 一 坝 基 与 深 层 滑 动 面 之 间 岩
体 、坝后滑 出岩体重量 的垂直作用 ；－ ／ 、／ ｚ 一 坝基下深层
滑 动 面 、坝 后 滑 出面 的抗 剪 断 摩 擦 系 数 ；Ｃ ｄ １ 、Ｃ ｄ ， 一 坝 基 下
深层滑动面 、坝后滑 出面 的抗剪断凝聚力 ；４、 Ａ 一 坝基 下
深 层 滑 动面 、 坝 后 滑 出面 的面 积 ； 、 一 坝基下深层滑动
之 一 ，国内外对 其计算分析 和处理 已有 很多成功经验 。对 重 力坝深层抗滑 稳定这一承 载能力极 限状态 的计算 ，常采 用双 斜 滑动面 ，计 算各软弱夹 层位 置坝段剖 面在 各种荷载组合情
况 下的稳定问题 。 在 现 行 规 范 中 ，电力 行 业 标 准 ＤＬ ５１ ０ ８ —１ ９ ９ ９ 混 凝 土 重力坝设计规范＞ ） ｌ １ 】 与水利行业标准 Ｓ Ｌ ３ １ ９ — ２ ０ ０ ５ 混 凝 土 重 力坝设计规范 ＞ ） ［ ２ 】 均 对 重 力 坝 的深 层 抗 滑稳 定 问题 的计 算 作 了
２ ．等 安 全 系数 法
规定 ， 在这里我们类比了两种方法的异同， 并做实例计算比较 。
二 、 深 层 抗 滑 稳 定 的 计 算 方 法
１ ． 概 率极 限状 态设 计 法
重力坝坝基深层抗滑稳定性分析
重力坝坝基深层抗滑稳定性分析【摘要】结合碾压混凝土重力坝工程实例，运用有限元法对坝基深层抗滑稳定性进行分析，计算方法采用强度储备系数法，通过模拟坝基失稳的渐进破坏过程，分析认为大坝整体具有一定的强度储备安全系数，能够满足大坝整体抗滑稳定性的要求，其计算成果可为工程设计提供一定的参考。
【关键词】碾压混凝土重力坝；有限元法；强度储备系数法；抗滑稳定重力坝深层抗滑稳定问题的研究十分困难，因为岩体是一种不连续体，内部断层、裂隙等结构面的产状、特性、分布和切割组合关系十分复杂，这些结构面的组合，特别是缓倾角的断层控制着大坝的稳定和安全。
目前高混凝土重力坝抗滑稳定分析方法有多种，较经典的研究方法[1]是刚体极限平衡法、模型试验法、有限单元法等。
本文采用有限元法对某重力坝岸体—坝基系统失稳的渐进破坏过程进行了模拟，并利用不同的判别方式计算坝基的抗滑稳定安全系数。
该电站坐落于云南省境内金沙江中游的河段上，是以发电为主的大型水利工程枢纽，为碾压混凝土重力坝，最大坝高160m，河中设置坝后式厂房，大坝正常蓄水位1418m。
1.地质条件根据地勘资料，该枢纽区岩层呈单斜构造。
坝段处基岩构造表现为断裂构造，断层等破裂结构面较为发育。
对于坝基存在着的t1b和t1a凝灰岩夹层，坝轴线部位t1b最小埋深40m,距建基面约25m，该层未发现错动及泥化的迹象，但对坝基深层抗滑稳定性有一定的影响。
坝基地质剖面图见图1。
图1坝基地质纵剖面图2.计算模型由于坝基地质构造的复杂性[2][3]，有限元建模过程中对其进行适当简化，坝基主要包含玄武岩、裂面绿石化岩及凝灰岩夹层，坝体浅层的块裂和碎裂裂面绿泥石化岩体抗剪强度和变形模量较低，在计算中需重点分析，利用三维绘图软件CATIA及有限元软件进行模型的构建和数值分析，计算模型网格采用八结点六面体C3D8单元。
岸坡坝段群坝体与地基网格计算模型见图2.1-2.2。
岸坡坝段群整体模型的单元总数为10039个，结点总数11759个，其中坝体单元数目2669个。
重力坝抗滑稳定问题分析
【 关键词 ｌ 重力坝 深层抗滑稳定 安 全度
１ 重 力坝深层抗滑稳定的特点
当坝基 内存在 可能导致 沿基 础岩体 内部滑 动
坝基 内有软 弱结构 面 时 ， 因其 抗 剪 （ ） 度 断 强 比基岩低 ， 就构 成 了 大坝 沿 该 软 弱结 构 面滑 动 的
的不利软弱结构面时， 就需研究大坝的深层抗滑 稳定问题。根据软弱结构面空间展布性状不同 ， 重力坝深层滑动 可分为多种类型， 中两种最常 其
安全 。
１２ 坝体 连 同坝基部分 岩体 同时滑动 ． 重力 坝通 常是 沿建 基 面 滑 动 ， 即滑 动发 生 在
两种介质的分界面上 ， 滑动体是人工均质弹性体。
有 深层抗 滑稳 定 问题 的 坝 ， 是 坝体 连 同坝基 部 则
露
（ ） 斜 滑 动 ａ单 （） ｂ 双斜 滑 动
分岩体同时沿坝基内软弱结构面滑动 ， 滑动体 由
混 凝 土和岩 体 两种 材 料 组成 。其 中 ， 岩体 是地 质
体， 通常被许 多结构面切割 ， 属不连续各向异性 体。由于岩体的一些缺陷难 以完全查清， 其物理 力学性质的量化也很困难 ， 因此 由这两种材料组
成 的滑 动体 的应 力应 变状态 十分 复杂 。 １３ 对 下游 尾岩抗 力体 的依赖 性 ．
见 的类 型为 单斜剪 切 滑动破坏 与双斜 剪切 滑动破
坏（ 图 １ 。 见 ）
特定通道 。由于软弱结构面通常是多层或多条组 合， 因此滑裂通道具有多元性 。地质勘察必须查
明软 弱结 构 面 的空 间展 布情 况 、 状 、 因 、 性 成 充填 物 的矿物成 分 、 物理 力学性 质 等 ， 而寻 找最危 险 从 的滑 裂组合 通道 ， 取 卡应 的工程措 施 ， 工程 采 Ｈ 确保
某碾压混凝土重力坝层面抗滑稳定分析
0引言碾压混凝土采用分层浇筑，水平向防渗性能相差较大，是防渗的薄弱环节。
碾压混凝土坝坝体防渗一般采用常态混凝土防渗层、变态混凝土防渗层的防渗结构，其可靠性至关重要。
施工中，碾压混凝土层面若存在骨料架空、层面胶结不良和透水率大等质量问题，运行中则可能出现坝体混凝土溶蚀、析钙、坝体渗透压力升高或混凝土腐蚀等危害，影响结构安全。
某工程水库蓄水后，坝体层面渗透压力与气温相关性较好，冬季渗透压力明显增大，渗压系数达到0.8以上。
笔者基于坝体渗压实测值，采用材料力学法，对坝体层面抗滑稳定进行复核计算，为评价大坝坝体抗滑稳定提供参考依据。
1工程概况及坝体防渗结构设计1.1工程概况某水电站大坝为碾压混凝土重力坝，最大坝高31.5m ，最大坝基宽度28.675m ，坝顶长216m ，分为8个坝段。
上游面直立，防渗层采用0.5m 厚的富胶凝材料变态混凝土，防渗标号W8，下游面464.20m 高程以上直立，464.20m 高程以下坝坡1∶0.75。
坝体典型断面见图1。
图1坝体典型断面图Fig.1Typical section of dam为增加大坝的抗滑稳定性，在大坝下游坝坡与1号、2号公路之间的深槽底部3.5m 回填混凝土，某碾压混凝土重力坝层面抗滑稳定分析吴伟（国家能源局大坝安全监察中心，浙江杭州，311122）摘要：碾压混凝土坝的水平层面是影响碾压混凝土坝强度、稳定和渗流的关键部位。
针对某运行期坝体渗透压力较大的碾压混凝土重力坝，结合坝体渗透压力实测值，采用材料力学法和现行业规范NB/T 35026-2014《混凝土重力坝设计规范》对坝体层面抗滑稳定进行复核。
计算结果表明，对于坝高较小的碾压混凝土坝，坝体层面渗压对坝体层面抗滑稳定影响较小，坝体抗滑稳定的富裕度较高。
关键词：碾压混凝土坝；层面渗压；现场检查；抗滑稳定Title:Analysis of anti-sliding stability on a RCC gravity dam layer//by WU Wei //Large Dam Safety Su⁃pervision Center of National Energy AdministrationAbstract:The horizontal layer is the key part that affects the strength,stability and seepage of a RCC dam.For a RCC gravity dam with high seepage pressure during operation period,combined with the measured values of seepage pressure in dam body,the anti-sliding stability on dam layer is reviewed byuse of material mechanics method and current industry standard Design Specification for Concrete Gravi⁃ty Dams .The calculation results show that for the RCC dam with a small dam height,the seepage pres⁃sure on dam layer has little influence on the anti-sliding stability,and the redundancy of anti-sliding stability is high.Key words:RCC dam;seepage pressure on layer;on-site inspection;anti-sliding stability中图分类号：TV642.3文献标志码：B文章编号：1671-1092（2021）01-0050-048000R 200防浪墙▽475.400▽474.200▽464.2000+008.000▽456.001∶0.752000▽442.800▽440.800▽439.300正常蓄水位▽471.500原地面线▽440.000三级配RCC三级配RCC常态混凝土R 2000+000.000坝轴线碾压堆石（弃碴料）1号公路By WU Wei:Analysis of anti-sliding stability on a RCC gravity dam layer其上18.7m回填碾压堆石。
云龙水库重力坝深层抗滑稳定分析
１ 前 言
复杂 地基 上 的重 力 坝 的深 层抗 滑 稳 定 问题 ， 是 水 工设计 中的一个 重 要课题 。影 响坝基 稳 定 的因素 很多， 缓倾 角结 构 面是 其 中最 为重要 的一个 。 云龙水 库 位 于 昆 明市 禄 劝 县 ， 掌 鸠 河 引水 供 是
坝 基岩层走 向 Ｎ ０～９ 。 倾 向上 游 ， 角 ｌ。 ６ 。 ０Ｅ， 倾 Ｏ
后采用后齿槽加 阻滑拉扳 解决深层抗滑稳定 问题 。同时提 出了重 力坝 的深 层抗 滑稳定 的一种新 思路—— 整 个大
坝 的 整体 稳 定 分 析 。
关键 词 ： 重力坝 ； 深层抗 滑稳 定 ； 乐数法 ； 等 整体稳定分析 ； 云龙 水库
中 图分 类 号 ： ６ ２ ３ Ｔ ２ ３３ ＴＶ ４ 、 ； ￣ ２ ．１ 文献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ １ ０ Ｘ（０ ２ ０ ０ ２ ０ １０ —４ ８ ２ ０ ） １ ０ ８ ３
～
２ 岩层顺 层 面节理 发 育 。在 高程 ２００ｍ 至坝 （， ） ５ 中有 几 层
顶 的 ４ 范 围 内 ， 组 Ｋ 一 ～Ｋ ５ｍ 岩 ２ ２
泥岩、 岩、 页 泥质 粉 砂 薄 层 的 软弱 岩石 和 泥 化 夹层 ； 坝基 内存在 有层 间挤 压 破碎带 。这 些结 构 面产状 倾 角平 缓 ， 伸 长 ， 延 连续 性 好 ， 剪 强度 值 低 。 大坝 右 抗 岸 有 顺河 床 向 ＦⅡ 断层 带 ， 断层 带 由 — 一 、 该 、 ２ｆ ２ ３条相互 平行 的 断层 汇聚而成 ， 汇聚带 宽 ２ ～４ ５ ０ｍ， 断层 物质 为角砾 岩 、 棱 岩泥 质物 ， 糜 大坝 左岸有 顺 河 床 向 断 层 ； 坝 趾 区 内 还 存 在 有 一 组 Ｎ４ 在 ０ ～ ６ 。 厦河 床 向 、 伸 长 、 角 ６ 。 Ｏ的 陡倾 角节 ０ 延 倾 ５ ～９ 。
重力坝的抗滑讲义稳定分析
重力坝的抗滑稳定分析
重力坝的抗滑稳定分析
1、沿坝基面的抗滑稳定分析
单一安全系数法、极限状态分析法
（1）抗剪强度公式
Ks=f(∑W-U)/ ∑P
（2）抗剪断公式
Ks’=[f’(∑W-U)+c’A]/ ∑P
2、刚体极限平衡法
（1）单斜面深层抗滑稳定计算
①当整个可能滑动面基本上都由软弱结构面构成 时，宜用抗剪强度公式计算，Ks值用1.05~1.3； ②可能滑动面仅一部分通过软弱结构面，其余部 分切穿岩体或混凝土，有条件提供一定抗滑力的抗 力体时，应采用抗剪断公式核算， Ks’>2.3~3.0。
上游水压力：P1=10×70×70÷2=24500(KN)
下游水压力：P2=10×25×25÷2=3125(KN)
下游水重：W2=10×25×0.7×25÷2=2187.5(KN)
公式：Ｋs=f.(∑W-U)/∑P
Ｋs=0.62×(63570+2187.5-28737.5)/(24500-3125)=1.07
τu=（pu- σyu) n τd= （σyd-pd）m
（3）水平正应力
σxu=pu- τu* n
σxd=pd+ τd *m
（4）正应力
σ1u=（1+tan2φu) σyu-pu tan2φu
σ1d=(1+m2) σyd-pd m2
3、考虑扬压力时的应力计算
（1）求解边缘应力
重力坝抗滑稳定性分析
［ 要］ 安全是 水坝的头等 大事 。重力坝 失事往往是 由于滑动导致的 ，因此抗滑稳 定问题是 大坝稳 定的主要 Ｉ 摘 ； ２题，本论 文主 要 运 用 刚 体极 限 平衡 法和 有 限元 法对 某重 力 坝 进 行 安 全 稳 定 性 校 核 。刚 体 平 衡 法 是 一 种 传 统 的 稳 定 分 析 方 法 ， 这 一
数 ［ ］ 引。
防洪 为 主 ，兼顾 灌溉 、发 电、供水 等综 合利 用 的 大 型工 程 。水 库 建筑 物 系 由大 坝 、 电站厂房 及敷
设 坝体 内的泄水 孔道 所组 成 。大 坝坝 型为 实体重 力 坝 。最 大坝高 １ ５ ２ ｍ，坝顶 高程 ５ ３ ５ ｍ，坝 顶 长 ３５ １ ｍ，共分 ２ １个 坝 段 ，一 般 坝 段 宽 为 １ ． ｍ， ６５
第 １ ２期 （ ３ ９ ） 第 １期
［ 文章 编 号］ １０ －８ ６ （０ ８ １ —０ ８０ ０ ９２ ４ ２ ０ ） ２０ ０—３
吉 林 水 利
２０ ０ ８年 １ ２月
重 力 坝 抗 滑 稳 定 性 分 析
李 欣 ，刘 军。 ２ ７０ ） ５ ０ ０
（ ．黄 河上 中游 管理局 ，陕西 西安 ７ ０ ２ ； １ １ ０ １ ２ ．胜 利 油 田胜 利 工程建 设 （ 团） 第六 工程 处 ，山 东 东营 集
究 在基 本荷 载 一 自重 、静 水 压力 、扬 压力 、泥 沙 压力 共 同作 用下 坝体 的抗 滑稳 定 。
２ １ 刚体 极 限平衡 法计 算 稳定 系数 ．
用 刚 体极 限平 衡法计 算稳 定 系数 的公式 有两 类 ； 剪强 度 公式 和抗 剪 断强 度 公式 。抗 剪 断强 抗
度公式考虑了坝体与基岩的胶结作用 ，计人了摩
重力坝深层抗滑稳定分析
要与塑性 区的出现及分布情况 紧密相关 ， 根据最 大最小值理论 及有限元最小势 能原 理 ， 以 近似地 认 为在 此刻 的 塑性 区 图 可
上， 塑性应 变值 最大点的连线 （ 平面问题 ） 即为临界滑动面 。
１ ３ 失稳 破坏 特征 的判 断 ．
塑 性 区 贯 通 并 不 一 定 意 味 着 破 坏 ， 性 区 贯 通 是 破 坏 的 必 塑
库仑屈服准则 ， 屈服面方程分为沿已知滑动面 或节理面屈服 和 各 向同性材料屈服两种情况 ， 笔者采用 岩土工程 中广泛使用
的 各 向 同性 Ｍｏｒ－ ｏｌ ｈ－ Ｃ ｕ ｍｂ准 则 和 Ｄ ｕｋｒ－ ｒｇｒ 则 作 为 ｏ ｒｃｅ－ Ｐａｅ 准 基岩屈服破坏准则 。
拟坝体和坝基材料 的非线性本构关系 ， 计算坝 体及坝基各 部位
相反。选取不 同的折减 系数从初始状 态开始计 算 ， 据塑性 区 根
的分布确定 滑动面位置 ， 通过对特征点位 移随材料 折减系数 的
变 化 曲线 及 塑性 区 贯 通情 况 分 析 确 定 安 全 系 数 。
作者简 介： 郭利娜（ ９４ ） 女 ， 南濮 阳人 ， １８ 一 ， 河 博士研 究生 ， 究方 向为水 工结 研
构数 值 分析 。
Ｅ－ ｉ：ｕ ｌ ａ ２ ８ ｙ ｈ ｏ ｃ ｉ． ｎ ｍａｌｇ ｏｉ ｌ １ ＠ ａ ｏ ． ｏ ｃ ｎ ｎ
１ ２ ３ 滑裂 面的确 定 ．．
采用有限元强度折减法计算稳定安 全系数时 ， 无需事先搜
索临界滑动 面即可求 出安 全系数 。该 方法 认为 在强度 折减过
程 中 ， 限 元 网 格 节 点 位 移 出现 突 变 的 时 刻 即 为 破 坏 时 刻 ， 有 此
时折减系数 的倒数 即为安 全系数 Ｊ 。在 计算安 全系数 的同时
重力坝地基抗滑稳定性分析
重力坝地基抗滑稳定性分析摘要该文阐述了重力坝的结构特征和工作特点，着重分析了坝体沿坝基面及坝基内深层软弱结构面或岸坡坝段等的抗滑稳定安全度，对研究重力坝地基稳定性有十分重要的意义。
关键词重力坝；地基；抗滑稳定分析1重力坝的结构特征与工作特点1.1结构特征重力坝基本形状呈三角形，上游面铅直或稍倾向上游，坝底与基岩固结，建成挡水后，依靠自重维持稳定，故称重力坝。
在平面上，坝轴线（坝顶上游边缘线）一般为直线，有时为避开不利的地形地质条件或枢纽布置等原因，也可为折线或曲率不大的拱向上游的曲线[1]。
沿坝轴线坝体用横缝分成若干独立坝段，每一坝段为固结于地基上的悬臂梁。
筑坝材料为混凝土或浆砌石，抗冲能力强。
因此，重力坝可做成非溢流的，也可做成溢流和坝身设有泄水孔的。
1.2工作特点（1）由于筑坝材料强度高，耐久性好，抵御洪水漫顶、渗漏、冲刷、地震破坏的能力强，因而失事率低，工作安全性可靠。
（2）对地质、地形条件适应性强。
由于坝底压应力不高，对地质条件要求较低，一般建于基岩上，当坝高不大时，甚至可以修建于土基上；从地形上看，任何形状的河谷都可建重力坝。
（3）由于重力坝可做成溢流的，也可在坝内设置泄水孔，故一般不需要另设溢洪道或泄水隧洞，枢纽布置紧凑。
工程分2期施工，可利用坝体导流，不需另设隧洞。
（4）结构作用明确。
由于横缝将重力坝分成若干坝段，各坝段独立工作，结构作用明确，空间结构可化简为平面问题分析，应力分析和稳定计算都较简单。
（5）施工方便。
坝体为大体积混凝土，可采用机械化施工，放样、立模和混凝土浇捣都较简单。
（6）由于坝体剖面尺寸往往由稳定和坝体拉应力强度施工条件控制而做得较大，材料用量多，坝内压应力较低，材料强度不能充分发挥。
且坝底面积大，因而扬压力也较大，对稳定不利。
（7）因坝体的体积较大，施工期间混凝土温度收缩应力较大，为防止发生温度裂缝，施工时需适当控制对混凝土的温度。
2重力坝的抗滑稳定分析2.1沿坝基面的抗滑稳定分析常用的抗滑稳定安全系数计算公式有2种，即抗剪断强度公式和抗剪强度公式[2]。
某重力坝溢流坝段深层抗滑稳定计算分析
科技视界Science &TechnologyVisionScience &Technology Vision 科技视界(上接第29页)集中化、企业化水平低,主要以农户分散生产经营为主,而建立全国统一的蔬菜质量安全追溯体系及平台,并使得多数小型企业及农户有效参与其中还有待解决,本系统所实现的基于B/S 结构的面向小型企业的蔬菜质量安全追溯系统,能以较低成本有效解决上问题,解决了消费者对产品生产相关信息的信息盲区,提高蔬菜质量安全的可信度,增强其购买信心。
另外,随着企业规模的扩大,将考虑使用包含更大信息量的二维码技术或RFID 技术,构建更加高效可行的蔬菜质量安全可追溯系统。
【参考文献】[1]谢菊芳,陆昌华.基于构架的安全猪肉全程可追溯系统实现[J].农业工程学报,2006,22(6):218-219.[2]杨信廷,钱建平,孙传恒,等.蔬菜安全生产管理及质量追溯系统设计与实现[J].农业工程学报,2008,24(3):162-166.[3]高红梅.物联网在农产品供应链管理中的应用[J].商业时代,2010(22):40-41.[4]王珊.蔬菜生产从田头到餐桌的全程质量控制[J].江苏农业科学,2009,37(6):395-420.[责任编辑:丁艳]0引言某水电站枢纽工程建筑物由挡水建筑物、溢流表孔、冲沙底孔、电站取水口等组成。
挡水建筑物为碾压混凝土重力坝,溢流坝段最大坝高80m。
依据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》(DL5180-2003)规定,工程等别为Ⅲ等,工程规模为中型;枢纽主要建筑物为3级,大坝安全级别为II 级。
对于重力坝的深层抗滑稳定性,目前在国内外一般均按平面刚体极限平衡计算,其安全系数多按定值法取值,并与相应采用的方法、参数相配套,且根据工程实践经验,不断做相应的调整[1-2]。
1重力坝深层抗滑稳定计算的二维刚体法原理令抗力为Q ,其与BD 面法线的夹角为θ,BD 面与水平面的夹角为90°,令块体ABD 和块体BCD 同时处于极限平衡状态,分别核算AB、BC 面上的抗滑稳定安全系数K 1、K 2,考虑块体ABD 的稳定:K 1=f 1′[(∑W+G 1)cos α-∑P sin α-Q sin(θ-α)+U 3sin α-U 1]+c 1′A 1∑P cos α+(∑W+G 1)sin α-Q cos(θ-α)-U 3cos α(1)考虑块体BCD 的稳定:K 2=f 2′[(G 2cos β+Q sin(β+θ)+U 3sin β-U 2]+c 2′A 2Q cos(β+θ)-G 2sin β+U 3cos β(2)式中:∑P 、∑W ———作用于块体ABD 上的总水平、总垂直力;G 1、G 2———分别位岩体ABD、BCD 重量的垂直作用;f 1′、f 2′———分别为AB、BC 滑动面的摩擦系数;c 1′、c 2′———分别为AB、BC 滑动面的凝聚力;U 1、U 2、U 3———分别为AB、BC、BD 面上的扬压力;α、β———分别为滑动面AB、BC 与水平面的夹角;A 1、A 2———分别为滑动面AB、BC 的长度;Q 、θ———分别为BD 面上的抗力与水平面的夹角。
重力坝抗滑稳定性分析的相关探讨
重力坝抗滑稳定性分析的相关探讨摘要：有限元法以其严谨、计算方法灵活、适用范围广，对解决结构复杂、特别是复杂地基上的坝体（包括基础）应力及变位问题的优点，在我国水利水电系统的广泛应用。
本文就该法对 4 种不同坝高的重力坝进行了计算，对重力坝抗滑稳定性的进行相关讨论和分析。
关键词：重力坝；抗滑稳定性；有限元；分析前言重力坝是由砼或浆砌石修筑的大体积档水建筑物，重力坝抗滑稳定分析目的是核算坝体沿坝基面或沿地基深层软弱结构面抗滑稳定的安全度，是重力坝设计中的一项重要内容。
由于影响抗滑稳定的因素很多，例如基岩特性、地基破碎层、地基软弱夹层、坝体材料分区、地基与坝体弹模比、扬压力等，所以迄今为止，没有成型的公认的理论来分析抗滑稳定，因此，有必要做工作来分析重力坝的抗滑稳定问题。
1 重力坝的网格剖分本文以四种坝高h=80,110,160,190m的坝作为研究对象，上游坝坡垂直，下游坝坡为1∶0.75，考虑坝体自重和上游水压力，下游无水。
其典型断面和计算水位如图1 所示。
图14 种坝高的典型断面和计算水位2 点的安全系数重力坝的抗滑稳定破坏准则分为三种：点破坏准则，整体破坏准则，极限破坏准则。
由于用整体破坏准则来分析重力坝的抗滑稳定问题太过于笼统，并不能满足点的破坏准则和反应发生剪切屈服而产生的局部破坏，因此用整体破坏准则分析抗滑稳定问题需要较大的安全余度。
文中用点的破坏准则来分析重力坝的抗滑稳定问题。
假设岩体的抗剪强度为τf，根据库仑--奈维尔准则：τf=fσ+c （1）假设某单元的任意一截面的剪应力τ，当ττf 时，则发生剪切破坏。
点安全系数Kp 定义为：Kp=τf/τ （2）Kp 的最小值称为点的最小安全系数，用Kpmin表示。
图2 摩尔应力图从图2 中可以看出：使σ 保持不变，τ 达到τf 时发生剪切破坏。
此时：求得：破坏角α0 可以由下式求得：3 材料强度储备系数Kf给建基面的抗剪断摩擦系数和凝聚力一定的安全储备，即把抗剪断摩擦系数和凝聚力除以一定的常数Kf，用式表示为：fc=f/ Kf （8）Cc=C/ Kf （9）即用提高Kf值的办法来近似描述坝基的渐进破坏过程。
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表 １ 已建工程坝基软弱结构面抗滑稳定安全系数
工程 名称 工程措施
第一滑面
第二滑面
安全系数
ｆ ｆ′ ｃ′／ＭＰａ ｆ ｆ′ ｃ′／ＭＰａ ｋ′ ｋ
葛洲坝 不加措施 ０．１９１０．２３９ ０．００５ ０．３５００．４００ ０．００５ １．７３１．３５
三峡 不加措施 ０．７６０１．１９０ １．０８０
３．０００．９４
性进行分析。 当坝基岩体内存在软弱面时，应主要采用传统的刚体极限
平衡法核算坝基的深层抗滑稳定性。刚体极限平衡法是将滑移 的各块岩体视为刚体，考虑滑移体上力的平衡，根据滑移面上的 静力平衡条件对滑动块体的安全度作笼统的整体分析。刚体极 限平衡法应用非常广泛，具有很多优点：概念清楚、计算简便、工 作量小、易于掌握、可用于任何规模的工程、工程应用实例多，而 且有比较成熟的与之配套的设计准则。
长 诏 砌石重力坝，坝高 ６０ｍ 被动抗力法
高坝洲 坝高 ５７ｍ，装机 ３０万 ｋＷ 等稳定系ห้องสมุดไป่ตู้法
ｆ＝０．２
ｆ为 ０．３～０．３５（缓倾角节理） ｆ为 ０．２～０．３（夹泥断层） ｆ为 ０．４４～０．３１ ｆ＝０．２１（软弱夹层）
ｆ１＝０．２９（缓倾角断层） ｆ２＝０．２５（水平连续滑动面）
人 民 长 江
２００９年
表 ４ 推荐坝基深层抗滑稳定安全系数（按抗剪强度）
荷载组合
基本组合 特殊组合（１） （２）
１级 １．３５～１．３０ １．２０～１．１５
１．１０
坝的级别 ２级
１．３０～１．２５ １．１５～１．１０
１．０５
３级 １．２５～１．１０ １．１０～１．０５
１．０５
计算时具有较大的优势，在重力坝深层抗滑稳定计算分析中，推
近代坝工技术发展至今，国内外许多学者与工程技术人员 在坝基深层抗滑稳定计算方法、安全系数取值、软弱结构面物理 力学指标取值等领域开展了大量的试验与理论研究，取得了较 为丰硕的成果。但因坝基深层抗滑稳定是一个系统而复杂的问 题，目前还没有统一规范的解决办法，业内的观点也不太统一， 如长江三峡工程左岸厂房 １～５号坝段深层抗滑稳定分析研究 过程中，集中了国内各著名的科研机构和高等院校历经数年，并 聘请著名专家进行咨询，但研究结果和意见仍不十分一致。
第 ４０卷 第 ２３期 ２００９年 １２月
文章编号：１００１－４１７９（２００９）２３－００１８－０３
人Ｙ ａｎｇ民ｔｚ ｅ 长Ｒ ｉｖｅ江ｒ
Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．２３ Ｄｅｃ．， ２００９
重力坝深层抗滑稳定分析研究
胡 进 华 黄 红 飞 刘 玉
（长江水利委员会 设计院，湖北 武汉 ４３００１０）
当重力坝坝基中对深层抗滑稳定起控制性作用的结构面、 岩层层面等与大坝轴线的交角较大时，坝基滑移模式将具有明 显的三维效应，此时为合理确定坝基抗滑稳定安全系数，应采用 三维刚体极限平衡法进行坝基的抗滑稳定分析。
３ 抗剪公式的适用性及安全控制标准
３．１ 适用性
常用的抗滑稳定安全系数计算公式有两种：抗剪断强度公 式和抗剪强度公式。早期重力坝 ３．０的允许安全系数是建立在 节理岩体的“抗 剪 断 ”强 度 指 标 基 础 上 的。这 一 指 标 中 包 含 了 极大的凝聚力，滑面一定不是由 １００％ 连通的结构面构成的。 如果将“抗剪断”（剪摩）公式应用到层面、软弱夹层、断层这一 类连通率为 １００％的结构面上，对这些凝聚力较低的结构面，仍 然按 ３．０的允许安全系数要求，就可能导致在复核深层抗滑稳
因此，在分析重 力 坝 深 层 抗 滑 稳 定 时，对 于 不 同 的 地 质 条 件，应采用不同的计算公式。坝基潜在滑移面由硬性结构面和 岩桥组成时，按抗剪断公式进行抗滑稳定计算较合适；当坝基中 存在着连续分布的软弱结构面（单滑面或双滑面均为软弱结构 面），且结构面强度参数较低，可采用抗剪公式计算。
本文就实际运用中争议较大的稳定分析方法、抗剪公式的 适用性、数值计算分析方法及其安全控制标准等方面进行简要 的讨论，供设计者参考。
２ 分析方法
早期坝基深层抗滑稳定分析主要采用刚体极限平衡法及物 理模型法，形成了一套较为成熟的理论及安全判断标准，并沿用 至今。随着微型计算机软、硬件技术的发展，数值分析方法也得 到了很大发展，针对不同的工程特点开发出了很多计算软件，为 分析深层抗滑 中 软 弱 面 的 应 力 和 变 形 创 造 了 条 件。２０世 纪 末 期，可靠度分析方法逐渐被引进到水利电力行业中。目前有关 各种方法的理论文献较多，本文主要对各种方法的特点及适用
在收集的资料中，根据葛洲坝等 １１个工程自身地质条件及 工程重要性提出了相应的安全系数要求，其设计安全系数为１．１ ～１．４，加固后的安全系数在 １．２左右，实践证明上述设计安全 系数标准有较大安全储备。
因此，在抗剪断公式不能满足要求时，可采用抗剪公式进行 计算，安全系数标准可按表 ４选取。一般情况下取安全系数的 上限，如果采用多种加固措施以后仍不能满足上限要求，经过论 证后可以取安全系数的下限。
１ 概 述
坝基岩体内部存在各种型式的软弱结构面，当这些结构面 的产状有利于其上的建筑物滑动时，往往成为安全的控制因素。 我国已建的葛洲坝、安康、大化、三峡、万家寨、百色、沙坡头以及 在建的向家坝、金安桥、武都等大中型水利工程，都存在坝基深 层抗滑稳定问题，国外所发生的重力坝沿坝基软弱结构面破坏 的例子也不少见。因此，重力坝深层抗滑稳定分析是重力坝设 计中较为重要的内容。
设计：ｋｆ１为 １．１～１．２ 设计：ｋｆ１ ＝１．１
ｋｆ１ ＝１．２ ｋｆ１ ＝１．３５
ｋｆ１ ＝１．３（沿查明的断层） ｋｆ２ ＝１．１（沿假定水平滑动面） 设计：ｋｆ１ ＝１．１；校核：ｋｆ２ ＝１．０ 设计：ｋｆ１ ＝１．４
ｋｆ１ ＝１．９２ ｋｆ２ ＝１．４４ ｋｆ１ ＝１．９７ ｋｆ２ ＝１．１５ ｋｆ１ ＝１．１７
从表 １中可以看出：当滑动面的凝聚力 ｃ′值较低时，两种公 式计算得到的安全系数 ｋ′和 ｋ相差不大，如葛洲坝、高坝洲、武 都，ｋ大于 １．０，而 ｋ′远小于 ３．０。随着滑动面的凝聚力 ｃ′值的增 加，安全系数 ｋ′和 ｋ差别逐步加大，如三峡、亭子口、向家坝等工 程，抗剪断安全系数 ｋ′为 ３．０左右时，抗剪安全系数只有 １．０左 右，三峡还小于 １．０。
当坝基岩体内存在软弱面时，对特别重要且地质条件复杂 的坝基应辅以数值分析方法分析坝基的深层抗滑稳定性，进行 综合评定，其成果可作为坝基处理方案选择的依据。数值分析 方法可以考虑材料的各种性质，能较精确地计算出坝体和坝基 内各点的应力和变形，可模拟复杂的地质构造，探求坝体和坝基 的破坏机理；还可以了解破坏区的分布、范围，找出最危险的部 位，分析其严重程度及各种加固措施的作用。
对坝基岩体内存在软弱结构面、缓倾角裂隙时，应首先按抗剪断
强度公式进行坝基深层抗滑稳定分析，如采取工程措施后仍不
能满足规范要求时，可按抗剪强度公式，计算坝基深层抗滑稳定
安全系数，其指标应经论证后确定，论证时可参考表 ２所示的安
全系数。
表 ２ 坝基深层抗滑稳定安全系数（按抗剪强度）
荷载组合
基本组合 特殊组合（１） （２）
摘要：重力坝深层抗滑稳定分析是重力坝设计中较为重要的内容。虽然国内外学者及工程技术人员在此领域 开展了大量的试验与理论研究，取得了较为丰硕的成果，但仍有很多争议的问题尚未解决。利用国内一些典型 水利工程的设计实例，对稳定分析方法、抗剪公式适用性、数值计算分析方法及其安全控制标准等方面进行了 分析讨论。结果认为：各种分析方法均有优缺点，单靠其中一种方法，难以合理地分析和解决复杂地质条件下 坝基深层抗滑稳定安全问题，应采用不同的方法互相补充，综合评定坝基的安全稳定。 关 键 词：深层抗滑；复杂地质；稳定分析；重力坝 中图分类号：ＴＵ４５７ 文献标识码：Ａ
荐采用这两种计算软件。
数值方法计算的稳定安全系数有多种定义，包括超载系数、
强度储备系数、抗滑富裕系数等，通过研究，认为强度储备系数
能够反映岩体材料强度的不确定性和可能的弱化效应，能较为
客观地揭示坝基的渐进破坏过程与失稳机理。因此，进行数值
分析计算时，推荐采用强度储备安全系数作为坝基抗滑稳定安
全系数。 本文分别采用 ＦＬＡＣ３Ｄ和 ＡＢＡＱＵＳ软件对葛洲坝二江泄水
４ 数值计算分析方法及其安全控制标准
３．２ 安全控制标准
目前，连续介质数值分析方法在坝基深层抗滑稳定分析中
目前水利行业《混凝土重力坝设计规范》（ＳＬ３１９－２００５）条 已得到广泛应用。在岩土工程领域，ＡＢＡＱＵＳ与 ＦＬＡＣ数值计 文说明中对按抗剪公式计算的安全系数选取进行了特别说明。 算软件应用最为广泛，拥有的本构模型非常丰富，在进行非线性
向家坝 混凝土齿槽 ０．５１００．７９０ ０．６５０ ０．５３００．８８０ ０．８１０ ３．００１．１３
亭子口 不加措施 ０．４５００．５５０ ０．４００ ０．６９０１．１６０ １．１４０ ２．１４０．９５
混凝土齿槽 ０．５３００．６４０ ０．５８０ ０．６９０１．１６０ １．１４０ ３．０２１．０７
收稿日期：２００９－１０－１６ 基金项目：水利部公益基金资助项目（２００７０１０４３） 作者简介：胡进华，男，长江水利委员会设计院枢纽处副总工程师，教授级高级工程师。
第 ２３期
胡进华等：重力坝深层抗滑稳定分析研究
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定时遇到困难。 为了验算抗剪断公式和抗剪公式的适用性及相应安全系数
标准，利用三峡、武都、银盘、亭子口、万家寨等工程的地质参数， 根据坝基软弱结构面的滑移模式，在相同荷载及滑移模式下分 别采用抗剪断公式和抗剪公式进行对比分析，结果如表 １所示。
设计：ｋｆ１ ＝１．１；校核：ｋｆ２ ＝１．０ 设计：ｋｆ１ ＝１．１
ｋｆ１为 １．１２～１．２５ ｋｆ２ ＝１．０６ ｋｆ１为 １．１９～１．１６
设计：ｋｆ１ ＝１．２；校核：ｋｆ２ ＝１．１ 设计：ｋｆ１ ＝１．３；校核：ｋｆ２ ＝１．１