第11章 地基岩体稳定性的工程地质分析
坝基岩体稳定性的工程地质分析
(1/10～1/15) Rb
《岩石坝基工程地质》，适用于初期设计阶段或中、小型水利工程中
第二节 坝基（肩）岩体的抗滑稳定分析
坝基岩体抗滑稳定性指的是坝基岩体在筑坝后的各种工程荷 载作用下，抵抗发生剪切破坏的性能。 不同坝型对坝体和地基接触面或地基岩体中是否可能产生滑 动的要求是各不相同的。 坝基抗滑稳定问题是重力坝设计和重力坝工程地质勘查研究 的主要课题。 对于重力坝而言，很少有由于坝身受到剪切破坏的坝，但是 多数坝基岩体中总是存在着风化岩体。 软弱夹层、断层裂隙、地下水等不利地质条件，在不利条件 组合下造成坝基滑动，使大坝遭受破坏。
（2）经验类比法。根据已建成的工程经验数据、工程特征、 地质条件进行比较选取。
二、坝基岩体承载力
岩体级别 f0（MPபைடு நூலகம்）
基岩承载力基本值（f 0）
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
>7.0 7.0～4.0 4.0～2.0
Ⅳ
Ⅴ
2.0～0.5 <0.5
岩石容许承载力表（KPa）
风化程度
岩石 类别
全风化 强风化
中等风化 微风化
硬质岩石 软质岩石
往往发生在浅部岩体之内，造成浅层滑动。滑动面常参差不齐 。
坝基岩体软弱，或岩体虽坚硬但表面部风化破碎层没有挖除 干净。
从产生条件来看，这种浅层滑动可能有三种主要类型： 1）坝基岩体的岩性软弱，岩石本身的抗剪强度低于 坝体混凝土与基岩的接触面．故在库水推力作用下， 易于沿表层岩体的内部发生剪切破坏。
主要解决问题：
①坝基在承受荷载作用下不会发生滑动失稳； ②坝基各部位的应力及变形值要在学科范围之内，避免产生过大 的局部应力集中和严重的不均匀变形； ③坝基在渗流水的长期作用下，保持力学上和化学上的稳定，渗 漏量和渗流压力都应控制在允许范围之内。
坝基岩体稳定性的工程地质分析
坝基岩体稳定性的工程地质分析引言坝基岩体稳定性是水利工程设计中的一个重要问题。
良好的稳定性是确保坝体安全运行的关键。
本文将对坝基岩体稳定性进行工程地质分析，并探讨在设计和施工阶段中应考虑的关键因素。
工程地质背景在研究坝基岩体稳定性之前，需要了解地质背景。
地层的组成、结构、断裂带、岩性特征等都对坝基岩体稳定性有着重要影响。
此外，地质构造、岩层的变形特性等也是影响因素之一。
工程地质调查与评价在进行工程地质调查时，需要对坝基岩体进行详细的岩质分类、结构分析、褶皱、断裂带等特征的观测。
通过调查评价，可以确定地质构造影响的程度、岩层的稳定性情况，并为后续的设计提供依据。
地质力学参数分析地质力学参数的合理选取对坝基岩体稳定性分析至关重要。
通过实验室和现场测试确定岩石的力学特性参数，包括抗压强度、剪切强度、劈裂强度等。
坝基岩体的稳定性分析方法在进行坝基岩体稳定性分析时，可以采用不同的方法，如有限元分析、解析方法、数值模拟等。
同时，应综合考虑地质条件、坝体结构、荷载特性等因素，综合分析岩体的稳定性。
影响坝基岩体稳定性的因素•地质构造•强度参数•岩层倾角•断裂带•水文地质条件工程地质对坝基岩体稳定性的影响工程地质条件直接影响着坝基岩体的稳定性。
在选址、设计、施工过程中，都应考虑地质条件的影响，并采取相应的措施确保坝体的安全性。
坝基岩体稳定性分析案例分析通过实际案例的分析，可以更好地理解坝基岩体稳定性分析的过程和方法。
分析案例中的地质条件、设计参数、稳定性评价结果等，对工程实践具有指导意义。
结论坝基岩体稳定性的工程地质分析是水利工程设计中不可或缺的一环。
通过合理的调查评价、力学参数分析和稳定性分析方法，可以更好地保证坝基岩体的稳定性，确保工程的安全运行。
以上是对坝基岩体稳定性的工程地质分析的综述，通过深入研究地质条件、力学参数和分析方法，可以为工程设计提供科学依据，确保工程的稳定性和安全性。
坝基岩体稳定性的工程地质分析
四、支墩坝对地质地形条件的要求
支墩坝是由一系列相隔一定距离的支墩和向上游倾斜的挡水盖 板组成，库水、泥砂压力等由盖板经支墩传给地基。为了加强支墩 之间的整体性和侧身稳定性，支墩还常设有加劲梁。根据盖板的不 同，支墩坝可分为平板坝、大头坝和连拱坝。
支墩坝对地质地形条件的适 应性比较强，在岩基和土基上 均可修建，但要注意相邻支墩 产生过大的不均匀沉降。
一个河段筑坝的可能性，除根据国民经济的需要外，还要看当地 的自然条件是否有这种可能性。在坝址坝型选择中，主要应根据坝 址区的地形地质，材料供应(主要是天然建筑材料)，枢纽布置，水 文、施工和运行条件，通过详细的技术经济比较论证后选定。但是 必须指出，在这些条件中，工程地质条件是一个十分重要的方面。
水利水电建设的实践表明，工程地质条件不仅影响到坝址、坝型 的选择，而且关系到工程的投资、施工工期、工程效益和工程安全。
三、拱坝对地质地形条件的要求
拱坝在平面上呈拱形，并在结构上起拱的作用的坝，拱脚支承 于两岸基岩上。拱坝是一个整体的空间壳体结构。从水平切面上看， 它是由许多上下等厚或变厚的拱圈叠成，大部分荷载由拱的作用传 递到两岸山体上。在铅直断面上，则是由许多弯曲的悬壁梁组成， 少部分荷载依靠梁的作用传递给坝基。
（3）对坝基中存在的断层破碎带等软弱岩体必须进行慎重的处 理，以提高岩体的均一性，防止变形过大造成拱坝拉裂。
（4）两岸坝肩要有足够的稳定性，拱端要有比较雄厚的稳定岩 体。对两岸发育的与河流大致平行的中、高倾角断层、节理、层面、 卸荷裂隙等要特别重视，仔细研究其特征，及有否与缓倾角软弱结 构面组合，从而构成滑动块体。
二、重力坝对地质地形条件的要求
重力坝是由混凝土或浆砌石修筑的大体积挡水建筑物，重力坝主要 依靠坝身自重与地基间产生足够大的摩阻力来保持稳定，故重力坝对 地基要求比土石坝高，一般修建在基岩上。低坝也可修在较好的土质 地基上。重力坝对地质地形条件的要求主要有：
坝基岩体稳定性的工程地质分析
坝基岩体稳定性的工程地质分 析
主要内容
1 坝基岩体的压缩变形及承载力 2 坝基（肩）岩体的抗滑稳定性分析 3 坝基岩体抗滑稳定计算参数的选定 4 降低坝基岩体抗滑稳定性的作用 5 坝基处理
1 坝基岩体的压缩变形及承载力
1.1 坝基岩体的压缩变形 （1）岩性软硬不一； （2）坝基及两岸岩体中有较大的断层破碎带、 裂隙密集带、卸荷密集带等软弱结构面。 （3）岩体内存在有溶蚀洞穴或潜蚀掏空现象， 产生塌陷而导致不均匀变形。
1.2 坝基岩体承载力
（1）指在保证建筑物安全稳定的条件下， 地基能够承受的最大荷载压力，也称容许 承载力。 它既包括不允许因大沉陷变形引起的 破坏，也包括不允许地基岩体发生破裂或 剪切滑移而导致的破坏。 （2）岩石地基承载力的确定方法： 现场荷载试验； 经验类比； 岩石单轴饱和抗压强度， f = ψ Rb
' '
4 降低坝基岩体抗滑稳定性的作用
4.1 作用在坝基岩体上的渗透压力
4.2 潜蚀
包括机械潜蚀和化学潜蚀。
4.3 坝下游河床冲刷问题
5 坝基处理
5.1 清基 清除坝基表层松散软弱、风化破碎、浅部的 软弱夹层，使坝体放在比较新鲜完整的岩体上。 5.2 坝基岩体加固 （1）固结灌浆； （2）锚固 （3）槽、井、洞挖回填混凝土 5.3 防渗和排水措施 （1）帷幕灌浆； （2）排水措施
2 坝基（肩）岩体的抗滑稳定性分析
2.1 坝基岩体滑动破坏的类型 （1）表层滑动；（2）浅层滑动；（3）深层 滑动
2.2 坝基岩体滑动的边界条件分析
3 坝基岩体抗滑稳定计算参数的选定
坝基抗滑稳定性公式
阻滑力 f (∑ V − U ) K= = 滑动力 ∑H
阻滑力 f (∑ V −
岩土工程稳定性分析
岩土工程稳定性分析
岩土工程是土壤和岩石力学的应用学科，其主要任务是对土体和岩体的力学性质进行研究，并利用这些性质设计、施工和维护工程结构。
岩土工程稳定性分析是指对地下土体和岩石体的稳定性进行研究、分析和判断，以保证工程的安全和可靠性。
岩土工程稳定性分析与工程安全密切相关，任何一个土木工程的建设都必须经过稳定性分析。
一般而言，岩土工程稳定性分析的步骤如下：
第一步：确定岩土工程物理性质。
这一步是分析过程的基础，需要确定土壤和岩石实际的力学性质，包括密度、粘聚力、内聚力、摩擦系数、抗剪强度等等。
第二步：确定外力作用。
外力作用要分析地下水的水位变化、工程荷载、地震、气象等可变因素的影响。
第三步：选择稳定性分析方法。
在确定了岩土工程物理性质和外力作用后，需要选择合适的稳定性分析方法，常用的有直接力学法、解析法和数值方法。
第四步：分析计算。
在选择了适合的分析方法后，就可以进行计算和分析，得出形成稳定性的主要措施。
第五步：确定稳定性方案。
在进行了计算和分析后，根据实际
情况选择合适的稳定性方案。
岩土工程稳定性分析是一项十分复杂的工程，涉及数学、力学、地质学和工程实践等方面的知识与技能。
为了在岩土工程建设中
确保安全，岩土工程稳定性分析应该得到足够的重视。
岩土工程稳定性分析
岩土工程稳定性分析岩土工程稳定性分析是指在岩土工程设计和施工过程中，通过对地质环境、地下水、土壤力学性质等因素的研究，对工程的稳定性进行评估和预测的过程。
它是确保岩土工程安全可靠的重要环节。
本文将从地质背景分析、工程评价、稳定性分析方法等方面，对岩土工程稳定性分析进行探讨。
一、地质背景分析在进行岩土工程稳定性分析之前，需要对工程所在地的地质背景进行充分的分析。
地质背景包括地层性质、断层构造、地下水状况等。
通过对地质背景进行分析，可以了解地质条件对工程稳定性的影响，为稳定性分析提供必要的依据。
二、工程评价在岩土工程稳定性分析中，需要对工程的基本情况进行评价。
包括工程类型、地质力学参数、设计荷载等。
这些评价的目的是为了确定分析的对象，确定设计荷载情况下工程稳定性的强度要求，并为下一步的分析提供基础。
三、稳定性分析方法稳定性分析方法是岩土工程稳定性分析的核心内容。
常用的稳定性分析方法包括平衡法、极限平衡法、有限元法等。
在不同的工程情况下，可以选择合适的稳定性分析方法。
平衡法适用于基坑、边坡等的稳定性分析；极限平衡法适用于土体的极限稳定性分析；有限元法适用于复杂岩土体的稳定性分析等。
四、分析结果与应用在对岩土工程稳定性进行分析后，需要对分析结果进行评估和应用。
评估的主要目的是判断工程是否满足稳定性要求，有无安全隐患；应用的主要目的是指导工程设计和施工，合理安排工程方案，确保工程的稳定性。
总结岩土工程稳定性分析是岩土工程设计和施工过程中的重要环节。
通过对地质背景的分析、工程评价、稳定性分析方法的选择以及分析结果的评估和应用等步骤的综合应用，可以保证岩土工程的稳定性，确保工程的安全可靠。
注：以上内容仅供参考，具体的稳定性分析需要根据具体岩土工程的情况来确定。
工程地质学中的岩块稳定性分析
工程地质学中的岩块稳定性分析岩块稳定性，是工程地质学中非常重要的一个分支，它主要研究岩体、土体等各种地质体的稳定性问题，这是任何一项岩土工程建设都必须考虑的问题。
岩块稳定性分析是工程地质学的重要内容之一，也是岩土工程学中非常关键的一环。
然而，它的分析方法与其它领域相比，仍然是一个相对较新的领域，而且在实践中也存在许多的难点和不确定性。
本文将结合实际案例，从岩石与岩块特性出发，探究岩块稳定性分析的方法和技术。
一、岩块的特性分析岩石和岩块的特性是岩块稳定性分析的基础，对岩石的特性进行详细的分析对于岩块稳定性分析非常重要。
1. 岩石的物理特性岩石的物理特性包括密度、孔隙率、韧性、压缩强度、抗拉强度等方面。
这些参数可以通过实验获得，比如用压力机测量压缩和抗拉强度，利用投影仪测量岩石的密度和孔隙率等。
这些物理特性不仅用于构建岩石模型，而且还是计算岩块稳定性的重要参数。
2. 岩石的结构特性岩石的结构特性包括岩石的孔隙结构、裂隙结构和岩石的物理结构等方面。
杂岩的结构复杂，多数为夹层状结构，破碎石和碎块石的结构比较松散，因此其稳定性分析需要特别考虑。
3. 岩石的岩性特性岩石的岩性特性包括岩石的成分以及其所处的地质环境等方面。
不同的岩石在不同的地质环境下，其稳定性表现会有所不同，因此需要特别考虑。
二、岩块稳定性分析方法在岩块稳定性分析方法上，国内外学者进行了广泛的研究，在分析方法和技术方面也有了长足发展，主要有以下几种方法。
1. 解析法解析法是最古老的一种分析方法，它利用数学模型和解析原理，推导出岩块的稳定条件和稳定方程。
这种方法原理简单，数据需求也少，但是它所推导出来的方程和理论只适用于不同地质情况下非常特定的岩块，因此，其实用范围较窄，而且未经实际检验，容易引起误差。
2. 数值分析法数值分析法是在计算机技术发展的基础上，才逐渐形成的一种分析方法，它利用计算机模拟岩块破坏的过程，通过数值计算来得出岩块的稳定性结果。
地基稳定性分析任务学习指南
地基稳定性分析任务学习指南地基稳定性分析是土木工程中非常重要的一项工作，它对建筑物的稳定性和安全性起着至关重要的作用。
地基稳定性分析主要是指通过对地基的地质、结构和荷载等因素进行综合分析，确定地基的承载能力和稳定性，以保证建筑物在使用过程中不会出现倒塌或变形的危险。
地基稳定性分析既包括理论分析，也包括实际工程实践。
理论分析主要是通过理论模型和计算方法，确定地基的承载能力和变形规律；实际工程实践则是通过现场勘测、试验和监测，验证理论分析结果的准确性，并进行必要的修正和调整。
一、地基稳定性分析的基本原理1.土体力学性质：土体的力学性质是进行地基稳定性分析的基础。
不同类型的土体有不同的力学性质，如压缩性、抗剪性、变形性等。
理解土体的力学性质对于准确分析地基稳定性至关重要。
2.岩土层分布：地基承载能力和稳定性受到地基岩土层分布的制约。
通过对地质勘探资料的分析，确定岩土层的类型、分布和强度参数，有助于准确评估地基的承载能力和稳定性。
3.地基结构特征：地基结构特征包括地基的形状、深度、支护方式等因素。
地基结构特征的不同会对地基承载能力和稳定性产生影响，需要在分析时进行综合考虑。
4.荷载作用：地基的承载能力要满足建筑物的荷载要求。
对于不同类型的建筑物，其荷载类型和大小不同，地基的承载能力也会有所差异。
在地基稳定性分析中需要准确评估建筑物的荷载作用。
二、地基稳定性分析的方法和步骤1.地基勘测：地基勘测是进行地基稳定性分析的第一步。
通过现场勘测和取样试验，获取地基的地质和结构信息，为后续的分析工作提供必要的数据支持。
2.地基资料整理：地基资料整理是地基稳定性分析的基础。
将勘测数据、设计图纸等资料整理归档，建立地基资料库，为后续的分析工作提供便利。
3.地基承载力分析：地基承载力分析是地基稳定性分析的核心。
根据地基岩土层的性质和地基结构特征，确定地基的承载力，并对地基的稳定性进行评估。
4.地基变形分析：地基变形分析是地基稳定性分析的重要内容。
第十一章 地基岩土体稳定性性
第十一章地基岩体稳定性的工程地质分析11.1 基本概念及研究意义地基：直接承受上部建筑物荷载的岩体或土体。
类型: 承受垂直荷载--建筑地基，问题相对较简单；承受斜向荷载—多为岩质地基；复杂—水坝…；挡水建筑物（坝）：上部建筑强度一般较好；地基强度不均一：结构不均，问题较为复杂；问题较严重：①坝基强度不足，运行期间遭到进一步恶化；②抗滑稳定性存在问题，运行期间遭到进一步恶化（图）；③坝基中发育有抗剪强度低的土层→坝体塌滑；④坝基渗透变形：⑤下游岩体冲刷掏空→大坝失稳破坏；坝体下游溢流冲刷发展情况11.2地基岩体内的应力分布特征应力分布取决于：荷载特点；岩体结构：均质结构；层状结构；块状、碎裂结构。
（1）垂直荷载作用下地基内的应力分布①均质地基：②层状地基：地基内的应力分布③碎裂地基：模型试验：石膏、粘土A.块体间未加充填物，未预压，柔性传压板：沿中心线产生应力集中，地基浅部出现“垂直应力>>地表荷载强度”；B.块体间未加充填物，预压，刚性传压板：应力集中移至两侧，应力集中程度降低，“垂直应力>>地表荷载强度”的范围大为减小；C.用同样材料的浆液充填，均布荷载预压，刚性传压板：应力集中进一步降低，不出现“垂直应力>>地表荷载强度”的现象。
对比分析： A．应力分布取决于：基础刚度；块体充填胶结情况；密度；受力状态。
B．特征：a.沿中心线产生应力集中，地基浅部出现“垂直应力>>地表荷载强度”现象；b.基础刚度增加→应力集中移至两侧；预压→应力集中程度降低；地基内“垂直应力>>地表荷载强度”的范围大为减小；c.充填胶结→进一步降低，不出现“垂直应力>>地表荷载强度”现象。
（2）斜向荷载作用下地基内的应力分布斜向荷载—垂直荷载与水平荷载两者合称的结果（图示）。
①垂直荷载：三角形分布：坝体上游坝踵处P=0,下游坝趾处达最大值（图示）；（坝体自重及库水推力所造成的力偶作用。
地下工程岩体的稳定性分析
地下工程岩体的稳定性分析地下工程，系指在地面以下及山体内部的各类建筑物。
地下工程具有隔热、恒温、密闭、防震、隐蔽及不占地面土地面积等许多优点。
因此，在国民经济各个部门的工程建设中被广泛采用。
如城市及交通建设中的地下铁道、地下仓库、地下商场、铁路隧道、公路隧道、过江隧道等，水电及矿山建设中的地下厂房、引水隧洞、地下水库、地下矿井巷道等，以及军工建设中的地下飞机场、地下试验室(站)、地下掩蔽部及各类军事设备器材仓库等。
显然随着经济建设的高速发展及地下工程所具有的优越性，地下工程的应用将会越来越广泛，规模也将越来越大。
地下工程按成因分为人工洞室和天然洞室两大类。
人工洞室指由人工开挖支护形成的地下工程。
天然洞室一般指由地质作用形成的地下空间，如可溶岩的溶洞等。
地下工程完全被周围的岩土体介质所包围。
因此，这些介质的性质直接影响着地下工程的稳定与安全。
地下工程岩体系指地下工程周围的岩土介质，以往也称为地下洞室围岩。
其稳定性的工程地质研究是工程地质研究的重要课题之一。
主要包括地下工程岩体稳定性的影响因素分析，地下工程洞线及进、出口边坡位置的正确选择地下工程岩体稳定性的合理评价，对不稳定地段的支护及施工方法的研究，施工过程中根据地质情况预测各种可能出现的工程地质问题等。
，一、洞室位置的选择·地下洞室按其用途分有压洞室和无压洞室，按工程岩体性质分岩体洞室和土体洞室。
(一)无压的岩体洞室位置选择无压的岩体洞室位置应满足以下条件：(1)洞址宜选在山体完整雄厚、地质构造简单、地下水影响小、岩性均一的坚硬岩层且岩层厚度为厚层、中厚层的地段；要避开透水的宽大破碎带、断裂交汇带、岩溶发育带、强风化带及有害气体和高地温等地段。
洞址选在稳定性好的围岩中，是保证地下工程施工安全和正常运行的关键。
(2)洞口要选择在松散覆盖层薄、坡度较陡的反向坡，且有完整厚层岩层作顶板的地段；要避开冲沟或溪流源头，以及滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象发育或洪水可能淹没的地段。
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还能保持很高的、甚至接近于附加压力的超空隙水压力，因 此(Qx-Pw)很小，甚至接近于零。这样，施工期内软粘土层 中间部分（ab面上）的抗滑力S1≈ c • Lx，即随坝体加高而 直线性的缓慢增大（如图11 －16）。 与此同时，滑动力P滑却随坝体的 增高而加速的增大。当P滑与S1相 交时，坝基即将发生局部滑动并引 起坝坡的坍滑（图11 －16）。 这 就是第一类坍滑产生的机制。
11.3.1.2 倾斜荷载作用下松软土地基的滑动破坏及抗 滑稳定性问题
理论计算和实验研究的结果表
明，当作用在松软坝基上的斜向 荷载增大到一定的临界值之后， 地基土即将沿着一定的深部弧形 面发生
滑动破坏（如图11－17）。有关这类弧形滑动破坏的极限
荷载条件，已在土力学课程中进行过详细讨论。
通常可用П.Д.叶甫道基莫夫的图解法或B.B.索科洛夫斯基的理论 公式加以计算。 但是，当这类挡水结构物作用在此种地基上的垂直荷载小于地基 的临塑荷载（即按塑性区最大深度Zmax=0求出的荷载）时，如果建筑物 在库水水平推力的作用下发生滑动，则只能是沿基础底面的表层滑动。 此时，其抗滑稳定性可按下式验算：
γ
γ
2β σ σ
1
3
图11-5
条形均布荷载作用下地基任 一点的附加主应力
图11-6
条形基础下地基内的应力分布
（ ）均质地基；( )各向异性的陡立 层状岩石地基； （ ）各向异性的倾斜层状岩石地基；
均匀地基
层状结构地基
图11-6（a）反应的地基内最大主应力等值线的 分布图。 （b）（C）所示的条形荷载作用下层状结构地 基内最大主应力等值线的分布情况：有两点： （1）软弱结构面限制了应力向两侧传递，扩展， 致使附加应力在所限岩体内集中。附加应力可以 顺着层理方向延伸到最大深度。分割岩体的软弱 结构面的抗剪强度越低，效应越强烈。 （2）当分割岩体的软弱结构面直立时，基础下 岩体内的应力集中程度最高，应力与形变区延伸 深度也最大。当软弱结构面倾斜产出时，地基内 往往有两个高值最大主应力方向，两者相对大小 随结构面的陡缓而异（11-6（b）），11-6（c） 则表示水平情况下基础的应力集中相对较低的状 态。当结构面近水平分布时，基础下的应力集中 程度相对较低，受软弱结构面的限制，其延展深 度小于均值地基。
(4)因坝下渗透水流将坝基岩石中的细 颗粒物质带走，使坝基被掏空而造成 的破坏。
坝体 砼基 裂隙 冲蚀洞 风化泥岩
图11-3 四川永川县陈食水库条石连拱坝坝基渗透变形发展情况示意图
(5)由于坝肩岩体的 稳定性较低，运行期 间空隙水压力增大又 使其稳定性进一步恶 化所造成的坝肩滑动 破坏。安徽梅山水库 大坝的事故就是这样 造成的。
坚硬岩石地基的变形性常远较松软土地基为小，故对 于一般的水工建筑物，研究其基础沉陷的绝对值往往没有 多大实际意义。但是，由于建筑在岩基上的坝大多数是具 有较大刚性的，它们对不均匀沉陷非常敏感，因此研究因 岩石地基的不均匀变形所造成的不均匀沉陷，对于保证这 类大坝的稳定有很大的实际意义。 岩石地基的不均匀变形通常是由下列因素造成的:
Pb相当于被动土压力，可按下式求之：
1 Pb H12 tan 2 (45 o ) 2cH 1 tan( 45 o ) 2 2 2
（11－14）
式中：γ－土的容重；c、φ－坝体土石的内聚力与内摩擦 角；其它符号见图11－15。 由式11－13、11－14可见，P滑的大小除与土的c、φ值 有关外，主要取决于坝体的高度，通常随着坝高的增加而 增大。作用在ab面上的抗滑力S为： S=(Qx-Pw)tanφ+c • Lx
Z=B
图11-12
图11-11 由垂直的三角形荷载引起 的水平应力σh的分布
据Del Campo等 1962
由水平的三角形荷载引起ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的水平应力σ 的分布
（据 .耶格，1972）
拉应力区
√
压应力区
图11-13
重力坝坝基内水平拉应力区的分布
§11.3 坝基岩体的变形与破坏
11.3.1 松软土地基的变形与破坏 11.3.1.1 垂直荷载作用下松软土坝基的变形与破坏 在土坝或堆石坝的建筑实践中常可遇到像团结水库土坝 那样的坝坡坍滑问题。根据实地观察，坝坡坍滑通常有 两种类型: (1) 滑动的速度相对比较缓慢，所涉及的地基滑动部分 的范围相对较小。 (2)坍滑的速度很快，坍滑所涉及的地基的范围可以很 大。例如美国一个高仅9m的土堤，在不到一分钟的时 间内300m长的堤顶下陷了4.5m，坍滑所涉及的地基土 水平方向的范围扩展到距堤脚约45m的地方。
当地基土主要是由透水性良好的砂质土组成时，由于 空隙水能很快的排出，超空隙水压力的消散很迅速，故有效 压力能在很短的时间增大至附加压力值，使S3= Qx tanφ。 因此，在施工期间，地基内的抗滑力S3将随着坝体的增高而 直线性地迅速增大（如图11－16）。图11－16中S3和P滑曲 线的关系表明，砂质土地基的抗坍滑的能力很大，足以支持 很高的坝体而不发生坍滑。 由上述可见，地基中存在有饱水且透水性小的土层， 如塑性软粘土或淤泥等，特别是当其中夹有砂或粉砂的薄层 或透镜体时，地基的抗坍滑能力通常是很低的，在设计土坝 或堆石坝时必须充分注意这个问题。当遇到这种情况时，为 了保证坝坡的稳定，可采取如下措施。
(1)岩石地基内应力分布的不均匀性。 如前所述，当坝基内有成组出现的陡 倾软弱结构面发育时(如图11－18)， 地基内的附加应力将在软弱结构面所 限岩体内产生高度的集中。
图11-18 因地基内应力分布不均而产生的差异 沉陷和坝体断裂
由于这种原因，在具有三角形或梯形断面的重力坝自重作用下， 地基内不同条形岩体中附加应力的大小及延展深度各不相同，因而其 变形量也就彼此不等。通常坝体高、因而荷载强度大的部分变形最大； 坝体低、因而荷载强度小的部分变形量就相对较小(如图11－18)，于 是在不同条形体的交界处就会产生明显的差异沉陷，其结果往往使刚 性坝体在这些部位发生断裂(如图11－18)。
研究表明，第一类坍滑一般是发生在地基土层中存在 有饱水的塑性软粘土或淤泥夹层的情况下[图11－ 14(a)]，而且地基中的滑动面都是通过这一软粘土层的 中部；第二类坍滑通常发生在地基土层中发育有软粘土， 且其中部夹有砂或粉砂之类的薄层或透镜体 [如图11－ 14(b)]，滑动面就通过这种部位。
坝坡坍滑问题取决于促使坝坡滑动的力与阻止其滑动 的力之间的对比。当阻滑力大于滑动力时坝坡将是稳定 的，否则就会发生滑动。
所受水平荷载，由于垂直 荷载是三角形分布，故底面摩 擦力而传给地基的水平荷载也 必然呈类似的三角形分布（图 11-10（b））
用弹性理论分别求出由竖向荷载和水平荷载在地基内任意 点的应力分布，然后做水平和竖向应力的叠加，即可得到 地基内任意点处的总附加应力。
B
Z=0.1B
+
Z=0.5B
+
p 或q
式中： Qx—作用在ab面上的坝体重量，为一变量， 随坝体加高而增大； Pw —ab面处的超空隙水压力
c、φ —滑动面上土石的内聚力和内摩擦力；
Lx —ab段的长度，为一变量，随坝体加高、加宽 而增 大。
可见，抗滑力S的大小，一方面与滑动面的c、φ有关， 另一方面则取决于 Qx-Pw（即有效压力）的大小。
不仅要求大坝本身结构强固， 尤其要求坝基和坝肩具有足够 的坚固性和稳定性。但是坝基 坝肩通常含有各种天然结构面。
坝基坝肩 开挖
从世界上坝的破坏情况来看， 原因是多种多样的。地质方面 的原因造成的破坏事故约占30 ％－40％，其中，从具体的破 坏原因和形式来看，又可详分 如下类型： (1)由于坝基的强度较低， 运行期间又遭到进一步恶化 所造成的破坏。 (2)由于坝基(肩)的抗滑稳 定性较低，运行期间又遇到 进一步恶化所造成的滑动破 坏。
kc f Pv A c
PH
(11－16)
Pv －作用在地基表面的垂直总荷载（t）;
PH－ 作用在挡水建筑物上的水平总荷载（t）; f . c－ 分别为土与基础底面间的摩擦系数和内聚力；
A－ 基础底面的面积； kc－安全系数。
11.3.2 岩石坝基的变形及其对大坝稳定 性的影响
对于前述第二类情况，在坝体堆砌过程中ab面上的滑 动力P滑与抗滑力S2的变化如图11－16所示。抗滑力S2之 所以不断减小，是因为随着地表荷载的增大，软粘土层中 的水不仅要通过其顶底面向上下砂土层中排出，而且也要 不断的流向中部的薄砂层，致使薄砂层中的空隙水压力不 断增大，有效压力(Qx-Pw)不断减小，当Pw增大至接近Qx时， 有效压力变得很小，甚至趋近于零。由于砂土的c=0，所以 此时ab面上砂土的抗滑力S2→0。由于这类坍滑通常是在 抗滑力很低的情况下发生的（图11－16），故坍滑的速度 一般较大。
√
图11-6
条形基础下地基内的应力分布
（ ）均质地基；( )各向异性的陡立 层状岩石地基； （ ）各向异性的倾斜层状岩石地基；
碎 裂 结 构 地 基
11〃2.2 斜向荷载作用下地基内的应力分布特征
各类挡水建筑物所受的都是斜向荷载。实际上是垂直荷载和水 平荷载的合成。 一般认为，坝基所承受的垂直荷载呈三角形分布，即在上游 坝踵出垂直荷载为零，然后线性增大，至下游坝趾处达到最大值 （图11-10（a））。
(2)地基不同部分岩体变形性质的差异也往往是造成坝体不均匀沉 陷的重要原因。这可能有两种情况：一是坝体砌臵在软硬差别较大 的岩层上，这种情况下，易于产生不均匀沉陷；二是坝基岩体内开 口裂隙(如河床下的水平卸荷裂隙等)发育的不均匀，例如坝基一侧张口裂