重力坝的抗滑稳定分析
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γ 0ϕS (γ G Gk , γ Q Qk , α k ) ≤
1 fk
γ d1
R(
γm
,α k )
偶然组合
γ 0ϕS (γ G Gk , γ Q Qk , Ak , α k ) ≤
1
γ d2
R(
γm
fk
,α k )
γG永久作用分项系数；γ0结构重要性系数; γQ可变作用分项系数； φ设计状况系数; GK永久作用标准值； QK可变作用标准值； αK几何参数标准值； fK材料性能标准值； γm材料性能分项系数；γd1基本组合结构系数; AK偶然作用代表值； γd2偶然组合结构系数。
一、重力坝的失稳破坏类型 1.滑动 (1)坝与基岩接触面的滑动 (2)沿坝基岩体内连续软弱结构面产生深层滑动 (3)沿坝体混凝土层面的滑动 2.倾倒破坏 坝体连同一部分坝基的倾倒破坏
二、坝基面抗滑稳定性核算
㈠计算单元 沿坝轴线取单宽或一个坝段 ㈡计算公式 1、抗剪强度公式
f ( ΣW − U ) Ks = ΣP
第三节 重力坝的抗滑稳定分析
★目的:核算坝体沿坝基面、坝体混凝土层面或
沿地基深层较弱结构面抗滑稳定的安全度。 ★分析方法 1、刚体极限平衡法 (rigid limit equilibrium method) 2、有限单元法 (finite element method) 3、地质力学模型试验法 (model testing method) ★问题分类 平面问题—各坝段独立受力 空间问题—坝基内断层多条相互切割交错构 成空间滑动体或地形陡峻的岸坡段
★
四、坝基面抗滑稳定性核算 （概率极限状态设计法） 重力坝的抗滑稳定计算按承载能力极限 状态进行计算和验算，并考虑下列两种作用 效应组合： ①基本组合——持久状况（或短暂状况） 下，永久作用与可变作用的效应组合； ②偶然组合——偶然状况下，永久作用、 可变作用与一种偶然作用的效应组合。
1.水平坝基面 (1)计算作用效应函数
∑PC A
∑W AC U B ▽
2.计算抗力函数
3.稳定性核算
六、提高坝体抗滑稳定性的工程措施 稳定性条件：
1.利用水重。 2.采用有利的开挖轮廓线。 3.减小扬压力。 4.提高坝基面的抗剪断参数f′ 、c′。
5.增大筑坝材料重度。 6.预应力锚固措施。 ⒎加固地基。 ⒏横缝灌浆。
作 业 对图示混凝土重力坝 进行沿坝基面的抗滑稳定 分析，根据抗剪断公式计 算其抗滑稳定安全系数 （取单位坝长计算）。 已知： γc＝24 KN／m3；摩 擦系数f＝0.75 ；抗剪 断凝聚力c＝5 KN／m2； 扬压力260 KN／m2。
注意：上述结果不包括基岩内有软弱夹层的情 况；同时，胶结面的f ′,c′值不能高于混 凝土的f ′,c′；对于Ⅰ、Ⅱ类基岩，如果 建基面做成较大的起伏差，可采用混凝土的 抗剪断参数。
抗滑稳定安全系数KS′ 抗剪断安全系数KS′ 3.0 ⑴ 特殊组合 ⑵ 2.3 2.5
ห้องสมุดไป่ตู้
荷载组合 基本组合
三、现行规范中坝基抗滑稳定的有关规定
DL5108-1999《混凝土重力坝设计规范》 用概率极限状态设计法代替了定值设计法，用 分项系数极限状态表达式代替单一安全系数表 达式。即以结构重要性系数γ０、设计状况系 数φ、作用分项系数γｆ 、材料性能分项系数 γｍ和结构系数γｄ来代替设计的安全系数Ｋ。
规范DL5108-1999规定承载能力验算表达式为： 基本组合
坝基岩面向上游倾斜时
▽
∑wsinβ ∑wcosβ
∑W
A
β
坝基岩面向上游倾斜时，对坝体抗滑有利； 坝基岩面倾向下游时，对坝体稳定不利。
摩擦系数f的选取 规范规定，f的最后选取应以野外和室内 试验成果为基础，结合现场实际情况，参照 地质条件类似已建工程的经验等，由地质、 试验和设计人员研究确定。
根据国内外已建工程的统计资料，混凝 土与基岩的f值常取在0.5～0.8之间。
2、抗剪断公式 认为坝体与基岩接触良好，直接采用接触面 上的抗剪断参数f′、c′计算抗滑稳定安全系 数，即：
式中, fˊ为抗剪断摩擦系数, c ˊ 为抗剪断凝聚力。
大、中型工程，设计阶段， f ′,c′由野外 及室内试验成果决定。规划和可行性研究阶段， 可参考规范。规范规定：
• Ⅰ类基岩——很好的岩石 f ′ ＝1.2～1.5，c′＝1.3～1.5Mpa • Ⅱ类基岩——好的岩石 f ′ ＝1.0～1.3，c′＝1.1～1.3Mpa • Ⅲ类基岩——中等的岩石 f ′ ＝0.9～1.2，c′＝0.7～1.1Mpa • Ⅳ类基岩——较差的岩石 f ′ ＝0.7～0.9，c′＝0.3～0.7Mpa
(2)计算抗力函数
(3)稳定性核算 抗滑稳定须满足：
2.坝基岩面向上游倾斜
∑PRcos α
∑P
H1 ∑wRsinα ∑wRcosα ∑PRsinα
(1)计算作用效应函数
B
∑P
A
∑W
U
α
(2)计算抗力函数
(3)稳定性核算 抗滑稳定须满足：
五、坝体混凝土层面的抗滑稳定性核算
▽
（概率极限状态设计法） 1.计算作用效应函数
式中：γ0——结构重要性系数，对结构安全级别为Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ级的结构及构件，可分别取用1.1、1.0、0.9； Φ——设计状况系数，对应于持久状况、短暂状况、偶然 状况，可分别取用1.0、0.95、0.85； γG——永久作用分项系数，见规范中表8.2.1-1； γQ——可变作用分项系数，见规范中表8.2.1-1； GK——永久作用标准值； QK——可变作用标准值； αK——几何参数的标准值（可作为定值处理）； fK——材料性能的标准值； γm——材料性能分项系数，见表8.2.1-2； AK——偶然作用代表值； γd1——基本组合结构系数，见表8.2.1-3； γd2——偶然组合结构系数，见表8.2.1-3。
水工建筑物结构安全级别
水工建筑物级别 1 2、3 4、5
水工建筑物结构安全级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
S(·)为作用效应函数，S(·)＝∑PR为作用 于计算截面之上的全部切向作用之和； ★ R(·)为抗力函数，R(·)＝∑f’R∑WR + c’R AR （∑WR为计算截面上全部法向作用之和,f’R为坝 基面抗剪断摩擦系数，c’R为坝基面抗剪断黏聚力） ★ 进行稳定核算时， 作用效应函数中的作用取设计值，作用效应 函数S(·)的作用设计值为标准值乘以分项系数； 抗力函数中，混凝土轴心抗压强度或接触面、混 凝土层面抗剪断参数取设计值，抗力函数的参数 （例如抗剪断参数）的设计值为标准值除以分项 系数。
摩擦系数的选定直接关系到大坝的造价 与安全，f值愈小，要求坝体剖面愈大。 以新安江为例，若f值减小0.01，坝体混 凝土方量增加2万m3。
抗滑稳定安全系数KS 坝的级别 荷载组合 基本组合 ⑴ 特殊组合 ⑵ 1.00 1.00 1.00 1 1.10 1.05 2 1.05 1.00 3 1.05 1.00
1 fk
γ d1
R(
γm
,α k )
偶然组合
γ 0ϕS (γ G Gk , γ Q Qk , Ak , α k ) ≤
1
γ d2
R(
γm
fk
,α k )
γG永久作用分项系数；γ0结构重要性系数; γQ可变作用分项系数； φ设计状况系数; GK永久作用标准值； QK可变作用标准值； αK几何参数标准值； fK材料性能标准值； γm材料性能分项系数；γd1基本组合结构系数; AK偶然作用代表值； γd2偶然组合结构系数。
一、重力坝的失稳破坏类型 1.滑动 (1)坝与基岩接触面的滑动 (2)沿坝基岩体内连续软弱结构面产生深层滑动 (3)沿坝体混凝土层面的滑动 2.倾倒破坏 坝体连同一部分坝基的倾倒破坏
二、坝基面抗滑稳定性核算
㈠计算单元 沿坝轴线取单宽或一个坝段 ㈡计算公式 1、抗剪强度公式
f ( ΣW − U ) Ks = ΣP
第三节 重力坝的抗滑稳定分析
★目的:核算坝体沿坝基面、坝体混凝土层面或
沿地基深层较弱结构面抗滑稳定的安全度。 ★分析方法 1、刚体极限平衡法 (rigid limit equilibrium method) 2、有限单元法 (finite element method) 3、地质力学模型试验法 (model testing method) ★问题分类 平面问题—各坝段独立受力 空间问题—坝基内断层多条相互切割交错构 成空间滑动体或地形陡峻的岸坡段
★
四、坝基面抗滑稳定性核算 （概率极限状态设计法） 重力坝的抗滑稳定计算按承载能力极限 状态进行计算和验算，并考虑下列两种作用 效应组合： ①基本组合——持久状况（或短暂状况） 下，永久作用与可变作用的效应组合； ②偶然组合——偶然状况下，永久作用、 可变作用与一种偶然作用的效应组合。
1.水平坝基面 (1)计算作用效应函数
∑PC A
∑W AC U B ▽
2.计算抗力函数
3.稳定性核算
六、提高坝体抗滑稳定性的工程措施 稳定性条件：
1.利用水重。 2.采用有利的开挖轮廓线。 3.减小扬压力。 4.提高坝基面的抗剪断参数f′ 、c′。
5.增大筑坝材料重度。 6.预应力锚固措施。 ⒎加固地基。 ⒏横缝灌浆。
作 业 对图示混凝土重力坝 进行沿坝基面的抗滑稳定 分析，根据抗剪断公式计 算其抗滑稳定安全系数 （取单位坝长计算）。 已知： γc＝24 KN／m3；摩 擦系数f＝0.75 ；抗剪 断凝聚力c＝5 KN／m2； 扬压力260 KN／m2。
注意：上述结果不包括基岩内有软弱夹层的情 况；同时，胶结面的f ′,c′值不能高于混 凝土的f ′,c′；对于Ⅰ、Ⅱ类基岩，如果 建基面做成较大的起伏差，可采用混凝土的 抗剪断参数。
抗滑稳定安全系数KS′ 抗剪断安全系数KS′ 3.0 ⑴ 特殊组合 ⑵ 2.3 2.5
ห้องสมุดไป่ตู้
荷载组合 基本组合
三、现行规范中坝基抗滑稳定的有关规定
DL5108-1999《混凝土重力坝设计规范》 用概率极限状态设计法代替了定值设计法，用 分项系数极限状态表达式代替单一安全系数表 达式。即以结构重要性系数γ０、设计状况系 数φ、作用分项系数γｆ 、材料性能分项系数 γｍ和结构系数γｄ来代替设计的安全系数Ｋ。
规范DL5108-1999规定承载能力验算表达式为： 基本组合
坝基岩面向上游倾斜时
▽
∑wsinβ ∑wcosβ
∑W
A
β
坝基岩面向上游倾斜时，对坝体抗滑有利； 坝基岩面倾向下游时，对坝体稳定不利。
摩擦系数f的选取 规范规定，f的最后选取应以野外和室内 试验成果为基础，结合现场实际情况，参照 地质条件类似已建工程的经验等，由地质、 试验和设计人员研究确定。
根据国内外已建工程的统计资料，混凝 土与基岩的f值常取在0.5～0.8之间。
2、抗剪断公式 认为坝体与基岩接触良好，直接采用接触面 上的抗剪断参数f′、c′计算抗滑稳定安全系 数，即：
式中, fˊ为抗剪断摩擦系数, c ˊ 为抗剪断凝聚力。
大、中型工程，设计阶段， f ′,c′由野外 及室内试验成果决定。规划和可行性研究阶段， 可参考规范。规范规定：
• Ⅰ类基岩——很好的岩石 f ′ ＝1.2～1.5，c′＝1.3～1.5Mpa • Ⅱ类基岩——好的岩石 f ′ ＝1.0～1.3，c′＝1.1～1.3Mpa • Ⅲ类基岩——中等的岩石 f ′ ＝0.9～1.2，c′＝0.7～1.1Mpa • Ⅳ类基岩——较差的岩石 f ′ ＝0.7～0.9，c′＝0.3～0.7Mpa
(2)计算抗力函数
(3)稳定性核算 抗滑稳定须满足：
2.坝基岩面向上游倾斜
∑PRcos α
∑P
H1 ∑wRsinα ∑wRcosα ∑PRsinα
(1)计算作用效应函数
B
∑P
A
∑W
U
α
(2)计算抗力函数
(3)稳定性核算 抗滑稳定须满足：
五、坝体混凝土层面的抗滑稳定性核算
▽
（概率极限状态设计法） 1.计算作用效应函数
式中：γ0——结构重要性系数，对结构安全级别为Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ级的结构及构件，可分别取用1.1、1.0、0.9； Φ——设计状况系数，对应于持久状况、短暂状况、偶然 状况，可分别取用1.0、0.95、0.85； γG——永久作用分项系数，见规范中表8.2.1-1； γQ——可变作用分项系数，见规范中表8.2.1-1； GK——永久作用标准值； QK——可变作用标准值； αK——几何参数的标准值（可作为定值处理）； fK——材料性能的标准值； γm——材料性能分项系数，见表8.2.1-2； AK——偶然作用代表值； γd1——基本组合结构系数，见表8.2.1-3； γd2——偶然组合结构系数，见表8.2.1-3。
水工建筑物结构安全级别
水工建筑物级别 1 2、3 4、5
水工建筑物结构安全级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
S(·)为作用效应函数，S(·)＝∑PR为作用 于计算截面之上的全部切向作用之和； ★ R(·)为抗力函数，R(·)＝∑f’R∑WR + c’R AR （∑WR为计算截面上全部法向作用之和,f’R为坝 基面抗剪断摩擦系数，c’R为坝基面抗剪断黏聚力） ★ 进行稳定核算时， 作用效应函数中的作用取设计值，作用效应 函数S(·)的作用设计值为标准值乘以分项系数； 抗力函数中，混凝土轴心抗压强度或接触面、混 凝土层面抗剪断参数取设计值，抗力函数的参数 （例如抗剪断参数）的设计值为标准值除以分项 系数。
摩擦系数的选定直接关系到大坝的造价 与安全，f值愈小，要求坝体剖面愈大。 以新安江为例，若f值减小0.01，坝体混 凝土方量增加2万m3。
抗滑稳定安全系数KS 坝的级别 荷载组合 基本组合 ⑴ 特殊组合 ⑵ 1.00 1.00 1.00 1 1.10 1.05 2 1.05 1.00 3 1.05 1.00