第五章讲义坝基稳定性
《工程地质与土力学》第五章水利工程一般质地问题
第五章 水利工程的一般地质问题
影响沉降的因素，除岩性和地质构造外，还要考虑软弱 夹层的存在位置和产状。如图1所示：
当软弱夹层在坝基中呈水平时，有可能产生沉降变形 〔如图1（a）〕。
当位于下游坝址处时，则易使坝体向下游倾覆〔如图1 （b）〕。若位于坝的上游坝踵处，沉降影响较小〔如图1 （c）〕。
选择坝址时应尽量避开软弱岩石分布地带，当不能避 开时，应采取加固措施，如固结灌浆和开挖回填混凝土等
教学目的与要求：
❖
了解坝基岩体滑动破坏的类型
❖
理解坝基抗滑动稳定计算公式
❖
了解抗滑稳定计算中主要参数的确定方法
第五章 水利工程的一般地质问题
一、坝基的稳定问题
坝基的稳定是指坝基岩体在水压力及上部荷载作下，不产生过大的沉 降或不均匀沉降（称沉降稳定），不产生滑动（称抗滑稳定）和在渗透水 流作用下，不产生过大的渗透变形（称渗透稳定）。
岩基的容许承载力是指岩基在荷载作用下，不产生过大的变形、破裂所能承 受的最大压强，一般用单块岩[R] Rc K
式中： 〔R〕-------岩基容许承载力，KPa； Rc -------岩石的饱和极限抗压强度，KPa； K -------折减系数。
第五章 水利工程的一般地质问题
第五章 水利工程的一般地质问题
②浅层滑动 浅层滑动是指沿坝基深度较浅处岩体表层的软弱结构面而发生的
滑动〔如图2（b）〕。 浅层滑动往往发生在施工中对风化岩石的清除不彻底、基岩本身
比较软弱破碎，或在浅部岩体中有软弱夹层未经有效处理等情况下。
③深层滑动 当坝基岩体某一深度处存在一组软弱结构面或多组结构面的不利组
岩基的承载力一般较高，多数能满足筑坝要求。 故〔R〕往往不是设计中的控制性指标。 对于建筑在较软弱、破碎地基上的大型重要建筑物，为了正确确定地基 的承载力，应在现场进行荷载试验。
教学课件：第五章土石坝1教程
主要考虑坝体的自重和侧压力，通过 计算倾覆力矩和抗倾覆力矩，评估坝 坡在正常和极端工况下的倾覆稳定性 。
坝基稳定性分析
承载能力分析
主要考虑坝基的岩土层分布、地质构造和地下水位等因素，通过计算坝基的承载 力和剪切强度，评估坝基的承载能力。
变形分析
主要考虑坝基的沉降和水平位移，通过监测和分析坝基的变形情况，评估坝基的 稳定性。
渗漏。
防渗体结构
01
02
03
04
防渗体
防渗体是土石坝的重要组成部 分，主要用来防止水渗透到坝
体内部。
粘土心墙
粘土心墙是防渗体的核心部分 ，采用粘性土壤筑成，具有良
好的防渗性能。
斜墙
斜墙是防渗体的一种形式，采 用砂、砾石或块石等透水材料
筑成，设置在心墙两侧。
截水槽
截水槽是防渗体的一部分，采 用混凝土或钢筋混凝土筑成，
施工过程监控
采用实时监测技术，对施工过程进 行监控，及时发现和纠正质量问题。
质量验收与评定
按照相关标准和规范进行质量验收 与评定，确保施工质量符合要求。
04
土石坝的稳定性分析
坝坡稳定性分析
抗滑稳定性分析
主要考虑坝体的剪切应力和摩擦力， 通过计算滑弧的半径和位移，评估坝 坡在正常和极端工况下的抗滑稳定性 。
02
土石坝的结构与组成
坝顶结构
坝顶
坝顶是土石坝的最高部分，通 常包括防浪墙、路缘石和排水
设施等。
防浪墙
防浪墙是坝顶的一道矮墙，主 要用来防止波浪、雨水等对坝 体的冲刷。
路缘石
路缘石是设置在防浪墙和路面之 间的混凝土结构，用来保护路面 和防止车辆等对坝体的破坏。
坝基岩体稳定性
σ
6.2 坝基岩体稳定性
一、坝基岩体滑动破坏的类型
表层滑动、浅层滑动和深层滑动三种类型。
二、坝基岩体滑动的边界条件分析
滑动面
切割面
临空面
三、坝基抗滑稳定性分析
（一）原理
评价参数：安全系数K
K=抗滑力/滑动力
K>1 抗滑稳定性好
K<1 不稳定
K=1 临界状态
K= U=G+F （竖直方向的合力）
二）、f 、C 值的确定
1.对地基岩体取样试验（实验室试验/现场原位试验）
→试验值f （峰值）→进行一次修正得到试验值f0 →二次修正得到建议值fk →三次修正得到设计值。
2.试验值f 的确定
室内试验：直剪试验 三轴试验 现场原位试验:
3、试验值f0确定：
⑴ 软岩（干抗压强度小于30MPa ）取屈服极限做实验值=峰值×0.7(或0.8)
⑵硬质岩取比例极限做实验值=峰值×0.6 4、建议值fk 确定:
fk=Ψ(f) f0
Ψ(f)为与工程地质条件\ 岩体结构面特征\地下水动态有关的参数
地基处理
1、清基
土石坝清基至弱风化带中部。
高坝清至微风化带或弱风化带下部
2、坝基岩体加固 ∑∑+∙H CA f U c f +=ϕστtan c
固结灌浆
锚固
高倾角软弱破碎带的处理：混凝土塞、混凝土量、混凝土拱缓倾角软弱破碎带的处理：混凝土键。
《坝基稳定性》课件
影响坝基稳定性的因素
1 地震
地震是影响坝基稳定性 的重要因素，需要进行 地震响应分析和抗震设 计。
2 洪水
洪水对坝基稳定性产生 巨大的冲击，需要进行 洪水过程及洪水压力的 分析。
3 土体沉降
土体沉降会导致坝基的 不均匀沉降，对坝基的 稳定性产生严重影响。
坝基稳定性的保障措施
坝体加固措施
通过加固坝体的结构和稳定 性，提高坝基的稳定性和抗 震能力。
非工程措施
采取非工程手段，如植被恢 复和土地整治，以提高坝基 的稳定性。
监测及预警措施
建立坝基稳定性监测系统， 及时发现问题，并采取相应 的预警和应对措施。
总结
坝基稳定性的重要性
坝基稳定性是确保水坝安 全的关键因素，对于水利 工程的可持续发展至关重 要。
坝基稳定性分析方法
分类
坝基稳定性分析方法可以按照不同的分类进行 划分，以适应不同的工程需求。
常用方法
常用的坝基稳定性分析方法包括应力应变分析 法、刚度分析法和上下限分析法。
坝基稳定性评价因素
土体物理力学特性
土体的物理力学特性直接影响坝基的稳定性，包括土壤的密度、粘聚力和内摩擦角等。
土体水分含量
土体的水分含量对坝基的稳定性有很大的影响，过高或过低的水分含量都会导致问题。
《坝基稳定性》PPT课件
在这个PPT课件中，我们将深入探讨《坝基稳定性》这一重要主题。通过使 用多种排版方式和精美的图片，我们将带您了解什么是坝基稳定性以及其重 要性。
什么是坝基稳定性
1 定义
2 重要性
坝基稳定性是指水坝建设过程中，坝体与 坝基之间的结构稳定性。
第五节 稳定分析
稳定分析方法一：圆弧滑动法
1.简单条分法——瑞典圆弧法
2.简化的毕肖普法
3.最危险圆弧位置的确定
1.简单条分法——瑞典圆弧法
(1)基本原理
(2)具体计算步骤
（1）基本原理
① 假定不同的半径及圆心位置，画出一系列的假定圆 弧裂面。 ② 对所假定的每一圆弧上的土体进行受力分析，求出 土体上的力对圆心的抗滑力矩 Σ Mr和滑动力矩Σ Ms 。圆 弧滑裂面上的抗滑安全系数为阻滑力矩与滑动力矩的比 值K=Σ Mr／Σ Ms 。
三、荷载及荷载组合
1.荷载
2.计算工况与安全系数
1. 荷载
(1) 坝体自重 (2) 渗透压力 (3) 孔隙水压力
(1)坝体自重
坝体内浸润线以上部分按湿容重计算， 下游水位以上按饱和容重，下游水位以下部 分按浮容重计算。
湿容重：单位体积中土、水、空气的
重量。
饱和容重：水占满了土中的空隙，
单位体积内水和土的重量。
2.抗剪强度指标的选用
（ 1 ）施工期与竣工时，按不排水剪或快剪
测定的指标进行总应力分析，总应力分析中常
采用UU和CD的最小强度包线图。（但实际上施
工期，孔隙水压力会部分消散，故按总应力分
析偏于保守。
（2）稳定渗流期应采用有效应力强度指 标进行分析。为了计入剪切过程中孔隙 水压力变化，可采用强度包线的指标进 行有效应力分析。
抗剪强度指标测定的三种代表性试验
(1) 不排水剪。试样不固结，在不排水条件 下剪切，剪切前及过程都有孔隙水压力，用 以模拟坝体竣工期。（UU）
(2)固结不排水剪。试样固结后，在不排水
条件 下剪 切 ， 剪切 过程 产生 孔隙水 压 力 。 （CU） (3)固结排水剪。试样固结后，在排水条件 下缓慢剪切，不产生孔隙水压力。（CD）
重力坝坝基抗滑稳定性
7.3 重力坝坝基的抗滑稳定性
7.3.2 表层滑动稳定性计算 抗剪强度公式（摩擦公式）
a、滑动面水平面时：
K
阻滑力 滑动力
f W-U
P
b、滑动面倾向上时：
K f W cos α-U Psin α
P cos α W sin α
公式评价：丌考虑凝聚力，凝聚力作为安全储备，所 以觃定的安全系数较低。
2力）分析抗力体BCD
抗滑 力 滑动
f2p sin v2 cos u2 c2 A2 p cos v2 sin
Ks2
f2 p sin v2 cos u2 c2 A2 p cos v2 sin
力Ks1 Ks2 p 代入上面两式，可分别求得安全系
7.3 重力坝坝基的抗滑稳定性
A
V1
DC
B
H
H cos
H sin
A
C
V sin V V cos
U1
C1 A1
D
P B
D
P V2 Psin( )
Pcos( )
V2 cos
V2 sin U2
B
C C2 A2
破坏模式： 假定条件： 行 分析过程：
块体ABD沿AB面滑动→推块体BCD →剪断BC面 1）假定ABC中存在一个结构面BD；2）P不AB平
7.3 重力坝坝基的抗滑稳定性
7.3.4 岸坡坝段抗滑稳定性计算
靠近岸坡的一个坝段设岸坡倾角为 θ，坝块总重为W，坝基面上的扬压力 为U，上游坝面水压力为P，坝基面的 抗剪断强度参数为f′和c′，滑动面面积 为A。
坝 顶
W
N
T
U
PS
坝轴 线
T
7.3 重力坝坝基的抗滑稳定性
第五六章坝基稳定性的工程地质研究、边坡稳定性的工程地质研究
（1）滑动面（缓倾角结构面）slip surface
（2）切割面（纵向结构面、横向结构面）cut surface
（3）临空面（水平临空面、陡立临空面）
2．常见的滑移破坏形式
（1）岩层layer产状attitude平缓mild
（2）软弱结构面倾向下游（倾角dip angle小于300）diptoward downstream
（1）滑动面的起伏越大、越粗糙、夹层越薄，则抗剪强度越高；（表5-4）
（2）充填度越小、爬坡角越大，结构面的力学性质越高。（图5-7）
2．地下水循环渗流条件
地下水的渗入，可直接降低滑动面上的摩擦系数(f)和粘聚力(c)值，或促使软弱夹层泥化、软化。
3．坝基岩性不均时摩擦系数(f)和粘聚力(c)值的选定
1．单层结构的均匀透水坝基
1）当含水层厚度远大于坝底宽时，用巴甫若夫斯基公式（5-26）计算坝基单宽渗漏量；
2）当含水层厚度小于或等于坝底宽时，可用公式（5-27）计算坝基单宽渗漏量。
2．双层结构透水坝基；可用公式（5-28）计算坝基单宽渗漏量。
（二）绕坝渗漏量的计算
1．绕坝渗漏带的宽度可由公式（5-29、5-30）求出；
授课题目
第五章坝基稳定性的工程地质研究
教学目的
与
教学要求
了解各种坝型对地质、地形条件的要求；掌握坝基滑动破坏类型、坝基岩体滑动边界条件分析、影响坝基抗滑稳定性的因素、坝綦岩体抗滑稳定计算、坝基岩体抗剪强度指标的确定；了解坝基岩体质量分类；掌握坝基的渗透稳定性分析和坝基处理的方法；了解坝区渗漏条件的分析、坝区渗漏量的计算。
第五节坝基处理treatment
一、清基
第五章 坝基稳定性
①剩余推力法 此法认为图a中左侧滑移体ABD如果沿滑面AB不能处于平衡状态 (亦即滑移体的抗滑安全系数小于1)，这时ABD将具有下滑趋势，并 将未知的下滑力P传到其下的抗力体BCD，并成为抗力体BCD的推力 (图c)，因此该推力P称之为“不平衡推力”，这时可求得抗滑安全 系数Fs为（假设P方向与水平面的夹角也为α）：
p w H1 2
式中: L为坝基地宽; H2为下游水深； H为坝上下游水位差。 Ⅱ、坝基内设有防水帷幕和排水孔，对于实体重力坝，扬 压力按下式计算： 1 u w LH 2 w H (d L)
2
式中：d为上游坝踵至排水幕距离； α为扬压力折减系数，河床段取0.2～0.3，岸坡 坝段采用0.3 ～0.4。 ④淤砂压力 ⑤地震力 ⑥波浪压力和冰压力
⑵、岩体抗滑力考虑因素
①滑动面的阻滑作用 ②侧向切割面得阻滑作用 ③尾岩抗立体的阻滑作用
4、坝基岩体抗滑稳定性计算(极限平衡法)
1、表层滑动稳定性计算
式中： V---由坝体传至岩基表面的 总垂直荷载； H---坝体承载的总水平荷载； u---坝底扬压力； f---坝体混凝土与岩基接触面上的摩擦系数； C---坝体与岩基接触面上的凝聚力(MPa)； b---坝底宽度(m)； Fs ---表层滑动抗滑安全系数，取2.5—3.0，甚至更大。
①具有足够的抗滑能力，满足抗滑稳定的要求；
②坝基应有足够的饿抗压强度和与坝体混凝土相适 应的弹性模量，有较好的均匀性和完整性；
③坝基、坝肩应具有良好的抗渗性； ④两岸山体必须稳定，没有难处理的滑坡体和和潜在的不稳 定滑移体； ⑤下游河床岩体应具有对高速水流抗冲能力； ⑥坝区附近有足够的、合乎要求的混凝土骨料。
水利水电工程地质5坝基岩体稳定性的工程地质分析PPT课件
第一节 概述 各种坝失事百分率统计
第二节 各种坝型对工程地质的要求
混凝土重力坝
混凝土坝示意图 （a）实体重力坝；（b）空腹重力坝⑴及宽缝重力坝⑵
坝体通常承受库水的静水推力（P）、地下水扬压力（U）、 风浪压力（PL）、泥砂压力（Pt）等，而前两者是主要的。
坝体受力示意图
要求：坝基岩体有足够的强 度和一定的刚度，且最好与 坝体刚度相近，否则易在坝 锺处产生过大拉应力或坝趾 处产生过大压应力。岩体完 整性好，透水性弱；坝址处 不宜存在缓倾角软弱结构面， 否则可能导致坝体沿结构面 滑移破坏以及产生渗漏并引
转至15
坝基滑移体形状示意图
⒈楔形体 ⒉锥形体 ⒊棱柱体 ⒋板状体
返回19
二、坝基岩体滑动的边界条件分析 切割面：将岩体切割开来，构成不连续块体的结构面，
一般由陡倾角的结构面组成。
纵向切割面：走向与河流流向平行，与坝轴线垂直； 横向切割面：走向平行于坝轴线，与河流流向垂直。
临空面：滑移体与变形空间相临的面。 水平临空面：多为坝后河床地面。 陡立临空面：坝后的深潭、深槽、溶洞、冲刷坑等。 滑动岩体下方有可压缩的大破碎带、节理密集带、软弱岩 层，亦可起到临空面的作用。
电站概况：坝高68米，坝基地层为下泥盆统石英砾岩、中泥盆 统石英砂岩夹板岩和砂岩与板岩互层。岩层倾向上游偏右岸， 倾角25度~30度。板岩已泥化，厚5~15cm，在丙坝块坝踵处埋 深7~13m，在坝址附近出露于河床，f=0.24~0.30，c=0~30KPa， 未风化的板岩与板岩的f值为0.5，经计算不能满足要求。
⒈坝基岩性软硬不一，变形模 量相差悬殊。
⒉坝基或两岸岩体中有：大断 层破碎带、裂隙密集带、卸荷 裂隙带。当张裂隙发育且利息 面垂直压应力时最不利。
《坝基稳定性》课件
加强施工过程中 的安全管理，确 保施工安全
监测系统的 组成：传感 器、数据采 集器、数据 处理器、报 警器等
传感器的选 择：根据坝 基稳定性监 测的需求， 选择合适的 传感器
数据采集器的 设置：根据坝 基稳定性监测 的需求，设置 数据采集器的 位置和数量
数据处理和分 析：对采集到 的数据进行处 理和分析，判 断坝基稳定性 状况
施工方法：采用的施工方法和技术 对坝基稳定性的影响
原理：基于极 限平衡原理， 通过计算土体 的抗剪强度和 滑动面来确定 坝基的稳定性
应用：广泛应 用于坝基稳定 性分析，特别 是对于复杂地 质条件下的坝 基稳定性分析
优点：计算简 单，易于理解， 适用于各种地
质条件
缺点：忽略了 土体的变形和 应力分布，可 能导致计算结
岩体结构：岩体的强度、变形特性等 地质构造：断层、褶皱、节理等 地下水：地下水位、渗透性等 地震活动：地震烈度、震源深度等
土质：土的颗粒大小、形状、 密度等
土层结构：土层的厚度、层间 关系等
土的含水量：土的饱和度、水 分分布等
土的力学性质：土的抗压强度、 抗剪强度等
降雨量：影 响坝基的渗 流和稳定性
气温：影响 坝基的冻胀 和融沉
风速：影响 坝基的吹蚀 和侵蚀
地下水：影 响坝基的渗 流和稳定性
地形地貌：影 响坝基的稳定 性和渗流
地质条件：影 响坝基的稳定 性和渗流
施工质量：施工过程中的质量控制 和检查
施工材料：使用的材料质量和性能 对坝基稳定性的影响
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
施工进度：施工进度的快慢对坝基 稳定性的影响
果不准确
基本原理：将连续体离 散为有限个单元，通过 求解单元的平衡方程得 到整个结构的响应
重力坝的坝基稳定性分析
重力坝的坝基稳定性分析摘要：作为可再生清洁能源，水力资源是中国能源的重要组成部分，在能源平衡和能源工业的可持续发展中占有重要地位。
水电建设中最重要的一环就是大坝的建设，作为发电的载体，要充分保证大坝的安全与稳定。
而作为应用最广泛的重力坝，从地形地质条件、坝基岩体的抗滑抗渗稳定性以及地震带来的砂土液化等方面对坝基的安全稳定性进行多角度分析显得至关重要。
关键词：坝基稳定性；抗滑稳定性；抗渗稳定性；地震液化进入21世纪，我国的能源结构将要发生重大的变化，像水能等清洁能源将逐步取代煤炭等化石能源。
随着越来越多的重力坝开工建设，遇到的问题也是越来越多，特别是坝基的稳定性问题，本文主要是对重力坝坝基的稳定性问题进行分析。
1.重力坝对地质、地形条件的要求重力坝主要依靠坝身的自重与地基间产生足够大的摩阻力来保持稳定，因此重力坝对地基的要求较高，一般都建在基岩之上，也可以建在较好的土质地基上面。
1.1大坝与基岩接触面抗剪强度足够大，坝基岩体内没有软弱结构面和可能滑动的岩体或者其本身的抗剪强度就满足抗滑稳定的要求。
1.2坝基具有良好的抗渗性，在水库上下游的水头差作用下不至于发生大量渗漏和产生过大的扬压力，也不会发生泥化和软弱夹层、断层破碎带的渗透变形。
1.3坝基两岸的山体比较稳定，不存在潜在的滑坡体；坝区附近有充足的、符合要求的混凝土骨料或石料，以节省材料的成本，加快施工进度。
2.坝基岩体的抗滑稳定性分析很多坝基中含有结构面、风化裂隙以及软弱夹层等不利的地质条件，而这些地质条件的构造特征及组合形式会对坝基的稳定性造成影响。
2.1重力坝坝基的滑动破坏类型有三种：表层滑动、浅层滑动、深层滑动，构成岩体滑动的边界条件有滑动面、切割面和临空面。
各种软弱结构面及其空间组合控制着坝基的可能破坏形式。
这些因素对于坝基岩体抗滑稳定的定性分析至关重要。
2.2影响坝基抗滑稳定性的因素有坝体自重、水压力、扬压力、淤砂压力、地震力和波浪压力等。
第五节 土石坝的稳定分析
第五节土石坝的稳定分析
一、目的
分析坝体及坝基在各种不同的工作条件下可能产生的稳定破坏形式，通过必要的力学计算，校核坝剖面的安全度，经过反复修改定出经济剖面。
确定土坝稳定性，主要指边坡的抗滑稳定。
二、坝坡的滑动面形式
坝坡的滑动面形式主要与坝体结构型式、筑坝材料和地基情况、坝的工作条件等因素有关。
1、曲线滑动面：滑动面通过粘性土部位时，
2、折线滑动面：滑动面通过非粘性土部位时；
3、复式滑动面：滑动面通过粘性土和非粘性土构成的多种土质坝时。
图6-17 坝坡坍滑破坏形式
1-坝壳或者坝体；2-防渗体；3-滑动面；4-软弱夹层
三、荷载及其组合
（一）作用力
1、自重：水上——湿容重，水下——浮容重。
2、渗透力：与渗透坡降有关。
3、孔隙水压力：总应力法和有效应力法.
4、地震力：地震区应考虑地震惯性力。
地震惯性力壳拟静力法计算。
（二）荷载组合：
正常运用：
（1）水库蓄满水（一般为正常蓄水位）形成稳定渗流时，验算下游坝坡稳定。
（2）水库水位为最不利水位时，上游坡的计算。
（3）库水位降落，使上游坡产生渗透压力时的稳定计算
非常运用：
（1）库水位骤降时的上游坝坡的计算
（2）施工期（含竣工期）考虑孔隙水压力上下游坝坡稳定计算
（3）地震情况下，上下游坝坡计算
（4）校核水位时下游坡的计算
四、稳定分析方法
强度分析法和刚体极限平衡法。
1、圆弧滑动法：针对粘性土的坝坡；
2、折线滑动法：针对非粘性土的坝坡；
图6-18 坝坡稳定计算示意图
图6-19 非粘性土坡稳定计算示意图。
坝基稳定性的工程地质研究71页PPT
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
坝基的稳定分析
1 工程概况该贮灰场位于某石油厂热电厂原有灰场内。
初期坝坐落于三面环山的U字型沟谷内，左右山体宽厚。
从地貌上看该场地贮灰前为山前沉积坡地，属残坡积地貌，地形起伏较大，灰场贮灰坝后属冲积平原地貌，地形较为平坦，地表高程介于173.97~160.04米。
初期坝及一、二级子坝为碎石土坝体，碎石成分为中风化及强风化的油页岩，坝体密实。
初期坝及一、二级子坝坝高均为5.0米，初期坝全长373.0米，高5.0米，坝顶宽4.0米，坝基宽约为29.0米，初期坝坝基座落于强夯处理后的油母页岩残渣（人工素填土）上，筑坝材料为油母页岩残渣。
随着单机容量的增加，贮灰场的规模也同步扩大，拟在二级子坝前灰渣上修筑三级子坝，坝高5.0米，轴线与二级子坝平行，坝轴线间距离约为20.5米。
初期坝上、下游设计边坡均为1：2.5，子坝上游设计边坡为1：2.0，下游设计边坡为1：2.5，二级子坝上、下游设计边坡均为1：2.5。
勘察资料表明，初期坝及一、二级子坝坝体整体性好，未见断裂及节理裂隙，亦无滑动痕迹。
从浸润线位置看，一级子坝、二级子坝坝体内未见浸润线，坝体无渗漏现象，说明坝体施工质量较好，坝体排水性能好。
从运行上看，初期坝及一、二级子坝已安全运行十年，因此可以认为坝体稳定，无不良地址现象，可以进行加高。
[1]2 渗流的数值模拟原理渗流场和温度场比拟方法是以温度场中热流的流动与地下水在多孔介质中的运动在数学描述上的相似性为基础而设计的。
借助于这种相似性才得以用热流来模拟渗流以解决渗流的某些实际问题。
温度模拟方法的核心问题就是以温度场模型代替渗流区域，根据温度场数学模型中测得的各点温度值绘制等温线，以模拟渗流场相应点的水头值及等水头线，利用这种相似可以计算出渗流场中各渗流要素。
用温度场中的温度T来比拟渗流场中的水头H，用热传导率来比拟渗透系数，热流速度来比拟渗流速度。
这样，热流定律中的各物理量与达西定律中的各物理量一一对应。
因此，以热流定律为基础的温度场的控制方程与以达西定律为基础的渗流场的控制方程在数学上均以拉普拉斯方程的形式表示出来。
第五章坝基稳定性
4、支墩坝对地质地形条件的要求
❖ 支墩坝：由一系列支墩和斜倚于其上的面板组成的坝。面板 直接承受上游水压力和泥沙压力等荷载，通过支墩将荷载传 给地基。
❖ 支墩坝对地质地形条件的适应性比较强，但 要注意相邻支墩产生过大的不均匀沉降。
❖ 支墩坝坝轴线方向性差，侧向稳定性差，抗 震能力低，抵抗坝肩岩体侧向变形能力低。
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。对世界142座大坝失事的分析，其中45座是由于地基管 涌、渗漏、不均匀变形、抗剪强度低等地质问题造成的，占溃坝 总数的31．7％。
例如，66．5m高的法国马尔帕塞双曲薄拱坝于1959年12月 突然崩溃，下泄洪水造成325人死亡，主要原因是左岸坝肩的片 麻岩体中存在许多裂隙、节理、断层等软弱结构面，沿断层面传 递的高孔隙水压力又没有消除，巨大的楔形岩体沿软弱结构面滑 动而导致拱坝溃毁。
反力，同时还依靠自重维持坝体的稳定。
❖ 拱坝地质地形条件的要求：
❖ 两岸地形完整性和岩体稳定性要求高，要求两岸拱 座岩体稳定，包括拱座的抗滑稳定、变形稳定和渗 透稳定。两端拱座岩体应新鲜、完整，强度高而均 匀，透水性小，耐风化、无较大断层，拱座山体厚 实稳定，不致因变形或滑动而使坝体失稳。滑坡体、 强风化岩体、具软弱夹层的、易产生塑性变形和滑 动的岩体均不宜作为拱坝两端的拱座。
接触面的摩擦系数通常是根据现场剪切试验资料，考感 到坝区的工程地质、水文地质条件的特点，并参照国内 外已建的类似工程的经验数据确定的。
（2）浅层滑动
当坝基表层岩体的抗剪强度低于坝体混凝土时， 剪切破坏往往发生在浅部岩体之内，造成浅层滑 动。
从产生条件来看，这种浅层滑动可能有三种主要类型：
坝基岩体稳定性的工程地质分析PPT学习教案
W
通常100m高的混凝土重力坝，传到坝基上的自重压力 可达2MPa以上。
导致坝基破坏的岩体失稳形式： 坝基沉陷（重力坝）
压缩变形 坝基沉陷、拱端变形（拱坝）
滑动变形
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42-8
一、坝基岩体的压缩变形
（1）岩性软硬不一，变形模量值相差悬殊，引起较大的不均 匀沉陷，导致坝体发生裂缝。
（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。
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42-2
第五章 （地）坝基岩体 稳定性的
工程地质分析
概述
5.1 坝基岩体的压缩变形与承载力
5.2 坝基（肩）岩体的抗滑稳定分析
5.3 坝基岩体抗滑稳定计算参数的选择
5.4 影响坝基岩体抗滑稳定的因素
5.5 坝基处理
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思考与作业
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小浪底水库大坝高154米，总填筑量51 85万立 方米， 是我国 迄今为 止最大 的土石 坝。
重力坝
4 1 1 1 1 2
10
拱坝
12 2 1 1 2 2
20
支墩坝
10 3 3 1 4 9
30
土石坝
10 15 5 4 3 3
原因百分率 (%) 36 21 10 7 10 16
40
100
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42-6
概述
水利水电工程建设实践表明，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。在 大坝发生毁坏的事故中，因地质问题而引起的最多，因此在大坝的设计 和施工中，对坝基或坝肩的岩体进行工程地质条件的分析研究是非常重 要的。
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（1）表面滑动
表面滑动是沿混凝土基础与基岩接触面发生的剪切滑 动。主要发生在坝基岩体的强度远大于坝体混凝土强度， 且岩体完整、无控制滑移的软弱结构面的条件下。此时， 混凝土基础与基岩接触面的摩擦系数值，是控制重力坝 设计的主要指标。坝体必须具有足够的重量，以便使接 触面上的摩擦阻力大于作用在坝体上的总水平推力。
❖ 丘陵地形：河谷宽，山坡平缓，枢纽布置条件好，建筑物 可在坝的两端布置互不干扰，布置溢洪道最好利用有垭口的 地形。平原地形，一般河道顺直，无弯道可利用，常采用河 岸式布置。
2、重力坝对地质地形条件的要求
❖ 重力坝是由砼或浆砌石修筑的大体积档水建筑物，其基 本剖面是直角三角形，整体是由若干坝段组成。
定滑移体； ❖ ⑤下游河床岩体应具有对高速水流抗冲能力； ❖ ⑥坝区附近有足够的、合乎要求的混凝土骨料。
3、拱坝对地质地形条件的要求
❖
拱坝平面上呈拱形并在结构上起拱的作用的坝。拱坝的水平剖面由
曲线形拱构成，两端支承在两岸基岩上。竖直剖面呈悬臂梁形式，底部
座落在河床或两岸基岩上。拱坝一般依靠拱的作用，即利用两端拱座的
坝基稳定性的工程地质研究，主要解决三大问题：
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许可范围内，避免产生过 大的局部应力集中和严重的不均匀变形，以免影响大坝的安全 和正常运行， 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， 渗漏量和渗透压力都应控制在允许范围内。 我国近年来开展了以下的研究： ①加强了坝基工程岩体的基本性质和基础理论研究。 ②不断改进坝基勘探、测试技术，开发引进新的分析计算方 法。 ③发展工程岩体监测技术，通过工程实践经验的总结和监测 成果的反分析，提高了对坝基工程岩体特性的认识和判断能力。 ④开展了建基面的优选和可利用岩体的研究，基于技术和经 济的原因，使坝基面向浅嵌方向发展。
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。对世界142座大坝失事的分析，其中45座是由于地基管 涌、渗漏、不均匀变形、抗剪强度低等地质问题造成的，占溃坝 总数的31．7％。
例如，66．5m高的法国马尔帕塞双曲薄拱坝于1959年12月 突然崩溃，下泄洪水造成325人死亡，主要原因是左岸坝肩的片 麻岩体中存在许多裂隙、节理、断层等软弱结构面，沿断层面传 递的高孔隙水压力又没有消除，巨大的楔形岩体沿软弱结构面滑 动而导致拱坝溃毁。
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第五章坝基稳定性
主要内容：
❖ 第一节 概述 ❖ 第二节 坝型对地质地形条件的要求 ❖ 第三节 坝基岩体的抗滑稳定性 ❖ 第四节 坝基岩体质量分类 ❖ 第五节 坝基渗透与渗漏稳定性 ❖ 第六节 坝基处理
第一节 概述
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。
反力，同时还依靠自重维持坝体的稳定。
❖ 拱坝地质地形条件的要求：
❖ 两岸地形完整性和岩体稳定性要求高，要求两岸拱 座岩体稳定，包括拱座的抗滑稳定、变形稳定和渗 透稳定。两端拱座岩体应新鲜、完整，强度高而均 匀，透水性小，耐风化、无较大断层，拱座山体厚 实稳定，不致因变形或滑动而使坝体失稳。滑坡体、 强风化岩体、具软弱夹层的、易产生塑性变形和滑 动的岩体均不宜作为拱坝两端的拱座。
土石坝适应于各类地形条件。
❖ 高山深谷地形：河谷窄，山坡陡峻，山脊高，坝轴线短， 如把土石坝布置在顺直河段，则引水洞、泄洪洞要拐弯，洞 线长，溢洪道开挖边坡高，工程量大，而且溢洪道紧接土石 坝，施工干扰大。应选择弯曲河段，把坝布置在弯道上，则 凸岸布置引水洞、泄洪洞、溢洪道，可大大缩短长度，减少 工程量；但如凸岸山梁单薄，便应对山梁的边坡稳定、渗透 稳定、挡水后的抗滑稳定作计算论证。
4、支墩坝对地质地形条件的要求
❖ 支墩坝：由一系列支墩和斜倚于其上的面板组成的坝。面板 直接承受上游水压力和泥沙压力等荷载，通过支墩将荷载传 给地基。
❖ 支墩坝对地质地形条件的适应性比较强，但 要注意相邻支墩产生过大的不均匀沉降。
❖ 支墩坝坝轴线方向性差，侧向稳定性差，抗 震能力低，抵抗坝肩岩体侧向变形能力低。
❖ 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：
❖ ①具有足够的抗滑能力，满足抗滑稳定的要求； ❖ ②坝基应有足够的饿抗压强度和与坝体混凝土相适
应的弹性模量，有较好的均匀性和完整性； ❖ ③坝基、坝肩应具有良好的抗渗性； ❖ ④两岸山体必须稳定，没有难处理的滑坡体和和潜在的不稳
第二节 各种坝型对地质地形条件的要求
1、土石坝对地质地形条件的要求
土石坝泛指由当地土料、石料或混合料，经过 抛填、辗压等方法堆筑成的挡水坝。当坝体材料以土和砂砾为
主时，称土坝、以石渣、卵石、爆破石料为主时，称堆石坝； 当两类当地材料均占相当比例时，称土石混合坝。
土石坝对地质地形条件要求低，从岩石地基到土质地基，都 可修建土石坝。岩石地基对任何坝型一般都适应。但对于强烈 喀斯特岩体、大的断层破碎带、强透水或抗剪强度低的软弱夹 层、泥化夹层的岩体、基岩面起伏太大的岩体，宜避开或加强 处理。土质地 基，程度不同的会存在沉陷、变形、滑动、渗漏和渗透变形、 振动液化等问题。
第三节 坝基岩体的抗滑稳定性
1、坝基滑破坏的类型 坝基抗滑稳定性指坝基岩体在建坝后的各种工程荷载作
用下，抵抗发生剪切破坏的性能。坝基抗滑稳定性问题是重 力坝设计和勘察的主要课题，本文主要讲解重力坝坝基稳定 性研究。重力坝是依靠自身重量在某一可能滑移面上所产生 的