I-1混凝土重力坝抗滑稳定及坝基应力计算程序
提高重力坝抗滑稳定的措施
提高重力坝抗滑稳定的措施发表时间：2017-09-29T14:18:18.227Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第11期作者：杨昌武[导读] 重力坝是世界上出现得最早的一种坝型，随着我国重力坝建设项目的逐年增加，数量和高度都不断提高。
摘要：重力坝是世界上出现得最早的一种坝型，随着我国重力坝建设项目的逐年增加，数量和高度都不断提高，可是存在着诸多隐患，使得其抗滑稳定性分析具有及其重要的意义。
近年来一些学者对于重力坝进行了大量的研究，尤其是重力坝抗滑稳定取得大量的进展，本文就重力坝存在的几种滑动情况进行分析，并给出一些可供参考的解决措施。
关键词：重力坝；滑动；抗滑稳定；原因；措施1 前言重力坝的失稳过程是复杂的，理论分析、模型及观测表明，位于均匀坝基上的重力坝沿坝基而失稳的原理是：首先在坝肘处基岩和胶结面出现微裂松弛区，随后在坝趾处基岩和胶结面出现局部的剪切屈服，之后屈服逐渐增大并向坝体蔓延，最后形成滑动通道，导致重力坝的整体失稳。
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。
重力坝主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求，同时依靠坝体的压应力来抵消水压力所引起的拉应力，以满足强度要求。
其荷载主要包括自重、水压力、扬压力等其他各种各样的荷载。
2 重力坝抗滑稳定分析抗滑稳定分析的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。
当岸坡坝段地形陡峻时，还需核算这些坝段在三向荷载作用下的抗滑稳定。
重力坝可能沿坝基平面滑动，也可能沿地在中缓倾角断层或软弱夹层滑动。
我国修建了大中型重力坝100余座，其中有1/3存在深层滑动问题。
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，分别确定实际的抗滑稳定措施。
混凝土重力坝抗剪与抗剪断两种抗滑稳定计算方法安全性研究
I能源管理LOW CARBON WORLD2020/11混凝土重力坝抗剪与抗剪断两种抗滑稳定计算方法安全性研究卢显科仲国电建集团北京勘测设计研究院有限公司重庆办事处，重庆400024)【摘要】通过抗剪与抗剪断两种抗滑稳定计算方法，对混凝土重力坝抗滑稳定安全性进行研究，总结抗剪与抗剪断两种抗滑稳定计算方法在不同坝高、岩性下的抗滑稳定安全系数规律。
结果表明，一般情况，无论硬质岩还是软质岩，以抗剪强度公式控制设计的混凝土重力坝，安全富裕度大于以抗剪断强度公式控制设计的混凝土重力坝；从坝高分析，坝高越高，两个公式计算的安全系数值差距越小遥【关键词】抗剪；抗剪断;抗滑稳定;安全系数【中图分类号】TV45【文献标识码】A【文章编号】2095-2066(2020)11-0112-021概述设计人员在进行混凝土重力坝抗滑稳定计算时，经常会遇到当采用其中一种计算方法计算的抗滑稳定安全系数已满足规范要求，但按另外一种计算方法计算的抗滑稳定安全系数仍然未满足规范要求的情况。
针对此情况，本文接下来将研究并总结其规律，为设计服务。
混凝土重力坝抗滑稳定计算常用的计算公式为抗剪断强度计算公式和抗剪强度计算公式。
我国水利行业混凝土重力坝设计时采用的现行规范为《混凝土重力坝设计规范》(SL319—2018),根据该规范6.4.1条，混凝土重力坝抗滑稳定计算应采用抗剪断强度公式或抗剪强度公式计算。
抗剪断强度、抗剪强度计算公式如下：f移W+c r A移P式中:K-按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数；-坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断摩擦系数;C-坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断凝聚力,kPa；-坝基接触面截面积,m2;移W-作用于坝体上的全部荷载(包括扬压力，下同)对滑动平面的法向分值，kN;移P-作用于坝体上的全部荷载对滑动平面的切向分值，kN;K-按抗剪强度计算的抗滑稳定安全系数；-坝体混凝土与坝基接触面的抗剪摩擦系数。
针对抗剪与抗剪断强度公式两种计算方法得到的安全系数，其安全系数允许值是不同的。
重力坝坝基抗滑稳定计算方法
要 内容 。
＼ ＼
一
现 在 对 于坝 基 深 层 抗 滑稳 定 的分 析 方 法 中 ， 体 极 限 平 刚
衡法仍然是 主要 方法… ， 这种 方法 简单实 用 ， 但是 刚体极 限
第 ８ 第 ２期 卷
２ ０ １０年 ４月
水 利 与建 筑工 程学报
ｏ ｒ ｌｏ ａｅ ｓ ｕ ｃ ｓａ ｄ Ａｒｈｔ ｃｕ ａ ｕｎａ ｆＷ ｔｒＲｅ ｏ ｒｅ ｎ ｃ ｉｅ ｔｒｌ
Байду номын сангаасＶ０ ． １８ Ｎｏ． ２ ｐ ｒ．， ２０１０
重 力 坝 坝 基 抗 滑稳 定 计 算 方 法
郭天 明
（ 山西省水利水 电勘测设计研究院 ， 山西 太原 ００ ２ ） ３０４
摘
要 ：为研 究重 力坝 坝 基 抗 滑 稳 定 性 ， 含 软 弱 夹层 复 杂 地 质 条 件 的 重 力 坝 为研 究 对 象进 行 分 析 。 以
从刚体极限平衡 法 出发 ， 对各参数 的敏 感性进行 分析 评价 ， 刚体 极 限平衡 法和 Ａ Ｓ Ｓ分析 软件 分别 用 ＮＹ 进行抗滑稳定计算 ， 并进 行结果对比。有限单元法与刚体极 限平衡 法得 出的坝基 深层抗 滑稳定 安全 系
数 较 为 接 近 。有 限 单 元 法 能 分 析 各 种 复 杂形 状 ， 刚 体 极 限 平 衡 法更 接 近 于真 实状 态 。 比 关 键 词 ： 滑稳 定 ；极 限 平 衡 法 ； Ｎ Ｙ ；对 比 分 析 抗 Ａ ＳＳ 中 图 分 类 号 ： Ｖ ４ ． Ｔ ６２ ３ 文 献 标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１７～ １４ （ｏ０ ０— Ｏ２ —２ ６２ 】４２ １）２ １卜 ０
重力坝抗滑稳定及应力计算doc资料
项目名称：几内亚凯勒塔（KALETA）水电站工程项目阶段：复核阶段计算书名称：重力坝抗滑稳定及应力计算审查：校核：计算：黄河勘测规划设计有限公司Yellow River Engineering Consulting Co. ,Ltd.二〇一二年四月目录1.计算说明 (1)1.1 目的与要求 (1)1.2 基本数据 (1)2.计算参数和研究方法 (1)2.1 荷载组合 (1)2.2 计算参数及控制标准 (2)2.3 计算理论和方法 (3)3.计算过程 (4)3.1 荷载计算 (4)3.1.1 自重 (4)3.1.2 水压力 (4)3.1.3 扬压力 (8)3.1.4 地震荷载 (10)3.2 安全系数及应力计算 (13)4.结果汇总 (17)1.计算说明1.1 目的与要求下列计算是有关挡水坝段、溢流坝段、进水口、底孔坝段抗滑稳定性和基底应力计算。
1.2 基本数据正常蓄水位：110m；设计洪水位：112.94m；校核洪水位：113.30m；大坝设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为1000年一遇；坝址区地震动峰值加速度为0.15g（g=9.81m/s²），地震动反应周期为0.25s，相应的地震基本烈度为7度，本工程抗震设计烈度为7度。
计算选取的挡水坝段坝顶高程114.00m，坝基底高程92.00m，坝高22m，坝顶宽5m。
上游坝面竖直，下游坝坡在107.33m高程以上竖直，在107.33m 高程以下坡度为1:0.75。
计算选取的溢流坝段堰顶高程110.00m，坝基底高程96.00m，坝高14m，上游坝面竖直，下游坝坡在108.59m高程以上为Creager剖面，在108.59m高程以下坡度为1:0.85。
正常蓄水位时，溢流坝段下游无水；设计洪水位112.94m 时，下游水位104.80m；校核洪水位113.30m时，下游水位105.42m。
进水口坝段顶高程114.00m，坝基底高程87.80m，坝高26.2m，顶宽13.06m，上游坝坡为1:0.25，下游坝坡在107.33m高程以上竖直，在107.33m 高程以下坡度为1:0.75。
重力坝的稳定及应力分析
2. 公式：
K'
f ' ( W U ) c ' A
P
3.抗剪断参数的选定
对于大型工程，在设计阶段， f ′,c′应由野外及室内试验 成果决定。在规划阶段，可以参考规范给定的数值选用：
4.安全系数[K′] 设计规范规定： 不分等级,基本荷载组合：采用3.0; 特殊荷载组合：（1）采用2.5；（2）采 用不小于2.3。
地基的接触面、坝体折坡处或坝体断面
削弱的部位（如廊道、泄水管道等部 位）。
1） 基本假定
i.
坝体混凝土为均质、连续、各向同性 的弹性材料； 不考虑两侧坝体的影响，各坝段独立 工作； 假定坝体水平截面上的正应力σy按直 线分布，不考虑廊道等对坝体应力的 影响。
ii.
iii.
2） 边缘应力的计算
一般情况下，坝体的最大应力和 最小应力都出现在坝面，所以应该 首先校核坝体边缘应力是否满足强
坝 踵 坝 踵 坝 趾Fra bibliotek硬 库 满
软
Ec—— Er——
基坝 岩体
2、地基变形弹模对坝体 应力的影响 3、坝体异弹模对坝体应 力的影响 4、纵缝对坝体应力的影 响 5、分期施工对坝体应力 的影响(见下图) 6、坝踵断裂对坝体应力 的影响
坝体主应力分布示意图
影响坝体应力的主要因素有：
1)
地基变形对坝体应力的影响；
2 2
2u Pu
2 d Pd
3）内部应力的计算
1 、坝内水平截面上的正应力 σy 假 定和σy在水平截面上直线分布。 2、坝体内剪应力τ。 3、坝内水平正应力σx。 4、坝内主应力σ1和σ2。 5、考虑扬压力时的计算方法。
考虑扬压力作用时的应力计算
重力坝稳定和应力计算
坝体强度承载能力极限状态计算及坝体稳定承载能力极限状态计算（一）、基本资料坝顶高程：1107.0 m校核洪水位（P = 0.5 %）上游：1105.67 m下游：1095.18 m 正常蓄水位上游：1105.5 m下游：1094.89 m死水位：1100.0 m混凝土容重：24 KN/m3坝前淤沙高程：1098.3 m泥沙浮容重：5 KN/m3混凝土与基岩间抗剪断参数值：f `= 0.5c `= 0.2 Mpa坝基基岩承载力：［f］= 400 Kpa坝基垫层混凝土：C15坝体混凝土：C1050年一遇最大风速：v 0 = 19.44 m/s多年平均最大风速为：v 0 `= 12.9 m/s吹程D = 1000 m（二）、坝体断面1、非溢流坝段标准剖面(1)荷载作用的标准值计算（以单宽计算）A 、正常蓄水位情况（上游水位1105.5m ，下游水位1094.89m ） ① 竖向力（自重）W 1 = 24×5×17 = 2040 KN W 2 = 24×10.75×8.6 /2 = 1109.4 KNW 3 = 9.81×（1094.5-1090）2×0.8 /2 = 79.46 KN ∑W = 3228.86 KNW 1作用点至O 点的力臂为： (13.6-5) /2 = 4.3 m W 2作用点至O 点的力臂为：m 067.16.83226.13=⨯- W 3作用点至O 点的力臂为：m 6.58.0)10905.1094(3126.13=⨯-⨯-竖向力对O点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：M OW1 = 2040×4.3 = 8772 KN·mM OW2 = －1109.4×1.067 = －1183.7 KN·mM OW3 = －79.46×5.6 = －445 KN·m∑M OW = 7143.3 KN·m②静水压力（水平力）P1 = γH12 /2 = 9.81×(1105.5－1090)2 /2= －1178.4 KNP2 =γH22 /2 =9.81×(1094.89-1090)2 /2 = 117.3KN∑P = －1061.1 KNP1作用点至O点的力臂为：(1105.5－1090)/3 = 5.167mP2作用点至O点的力臂为：(1094.89－1090)/3 = 1.63m静水压力对O点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：M OP1 = 1178.4×5.167 = －6089 KN·mM OP2 = 117.3×1.63 = 191.2 KN·m∑M OP = －5897.8 KN·m③扬压力扬压力示意图请见下页附图：H1 = 1105.5－1090 = 15.5 mH2 = 1094.89－1090 = 4.89 m(H1 －H1) = 15.5－4.89 = 10.61 m计算扬压力如下：U1 = 9.81×13.6×4.89 = 652.4 KNU2 = 9.81 ×13.6×10.61 /2 = 707.8 KN∑U = 1360.2 KNU1作用点至O点的力臂为：0 mU2作用点至O点的力臂为：13.6 / 2－13.6 / 3 = 2.267m 竖向力对O点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：M OU1 = 0 KN·mM OU2 = －707.8×2.267 = －1604.6 KN·m∑M OU = －1604.6 KN·m④浪压力（直墙式）浪压力计算简图如下：由确定坝顶超高计算时已知如下数据：单位：m使波浪破碎的临界水深计算如下：%1%122ln 4h L h L L H m m m cr πππ-+=将数据代入上式中得到： 013.183.02644.783.02644.7ln 4644.7=-+=πππcr H 由判定条件可知，本计算符合⑴H ≥H cr 和H ≥L m /2，单位长度上的浪压力标准值按下式计算：)(41%1Z m W Wkh h L P +=γ 式中：γw ──水的重度 = 9.81 KN/m 3其余计算参数已有计算结果。
水库混凝土重力坝方案设计及抗滑稳定与应力计算
水库混凝土重力坝方案设计及抗滑稳定与应力计算作者：张宇峰来源：《科技创新与应用》2016年第22期摘要：陕西某V等小（1）型多功能水库，其大坝枢纽方案为混凝土重力坝+开敞式溢洪道+取水兼放空管。
大坝坝顶高程789.00m，最大坝高54m，坝顶坝宽5.0m，筑坝材料为C15四级配常态混凝土。
在工程设计阶段，对大坝枢纽布置、结构体型、大坝抗滑稳定和大坝应力等进行了详细分析计算，结果表明设计方案合理，大坝安全稳定性较高，各项技术指标均满足《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）、《混凝土重力坝设计规范》（NB/T 35026-2014）等规范指标要求。
关键词：水库；枢纽布置；重力坝；抗滑稳定；应力计算1 工程概况陕西某水库以城市供水为主，兼顾灌溉、养殖和下游防洪等功能。
坝址集水面积3.67km2，坝址断面处多年平均径流量为176万m3，多年平均流量0.325m3/s。
水库校核洪水位（P=0.5%）768.50m，总库容323.80万m3，正常蓄水位766.00m，相应库容305.80万m3，死水位746.50m，相应库容88.60万m3，兴利库容276.80万m3，年供水总量637.8万m3。
根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5180-2003），该水库总库容323.80万m3，属于100万m3～1000万m3范畴，其工程等别为V等，为小（1）型水利工程，防洪级别一般[1]。
2 工程区主要水文地质概况水库大坝，其推荐坝址坝轴线长约825m，河流流向自东向西，两岸高山，坝址区河谷呈基本对称“V”字型谷，属于典型河谷型水库。
大坝坝基河床高程738.20～750.50m，设计正常高水位766.00m时，谷口宽约100m，宽高比5.2。
河床及两岸覆盖层不均匀，约1.5～8.3m，强风化深14～18m，弱风化深17～21m。
工程区地下水横向补给河水，水质较好。
3 混凝土重力坝方案设计在对工程区岩性、坝址坝线分析、施工料场、施工便捷性等进行技术、经济等方面的综合经济性对比分析后，最终推荐采用碾压混凝土重力坝。
重力坝抗滑稳定及应力计算
项目名称：几内亚凯勒塔（KALETA）水电站工程项目阶段：复核阶段计算书名称：重力坝抗滑稳定及应力计算审查：校核：计算：黄河勘测规划设计有限公司Yellow River Engineering Consulting Co. ,Ltd.二〇一二年四月目录1.计算说明 (1)1.1 目的与要求 (1)1.2 基本数据 (1)2.计算参数和研究方法 (2)2.1 荷载组合 (2)2.2 计算参数及控制标准 (2)2.3 计算理论和方法 (3)3.计算过程 (5)3.1 荷载计算 (5)3.1.1 自重 (5)3.1.2 水压力 (6)3.1.3 扬压力 (10)3.1.4 地震荷载 (14)3.2 安全系数及应力计算 (17)4.结果汇总 (22)1.计算说明1.1 目的与要求下列计算是有关挡水坝段、溢流坝段、进水口、底孔坝段抗滑稳定性和基底应力计算。
1.2 基本数据正常蓄水位：110m；设计洪水位：112.94m；校核洪水位：113.30m；大坝设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为1000年一遇；坝址区地震动峰值加速度为0.15g（g=9.81m/s²），地震动反应周期为0.25s，相应的地震基本烈度为7度，本工程抗震设计烈度为7度。
计算选取的挡水坝段坝顶高程114.00m，坝基底高程92.00m，坝高22m，坝顶宽5m。
上游坝面竖直，下游坝坡在107.33m高程以上竖直，在107.33m 高程以下坡度为1:0.75。
计算选取的溢流坝段堰顶高程110.00m，坝基底高程96.00m，坝高14m，上游坝面竖直，下游坝坡在108.59m高程以上为Creager剖面，在108.59m 高程以下坡度为1:0.85。
正常蓄水位时，溢流坝段下游无水；设计洪水位112.94m时，下游水位104.80m；校核洪水位113.30m时，下游水位105.42m。
进水口坝段顶高程114.00m，坝基底高程87.80m，坝高26.2m，顶宽13.06m，上游坝坡为1:0.25，下游坝坡在107.33m高程以上竖直，在107.33m 高程以下坡度为1:0.75。
重力坝稳定及应力计算方案
5.1重力坝剖面设计及原则5.1.1剖面尺寸的确定重力坝坝顶高程1152.00m，坝高H=40.00m。
为了适应运用和施工的需要，坝顶必须要有一定的宽度。
一般地，坝顶宽度取坝高的8%～10%，且不小于2m。
若有交通要求或有移动式启闭设施时，应根据实际需要确定。
综合考虑以上因素，坝顶宽度mB10。
考虑坝体利用部分水中增加其抗滑稳定，根据工程实践，上游边坡坡率n=0～0.2，下游边坡坡率m=0～0.8。
故上游边坡坡率初步拟定为0.2，下游边坡坡率初步拟定为0.8。
上游折坡点位置应结合应力控制标准和发电引水管、泄洪孔等建筑物的进口高程来定，一般折坡点在坝高的1/3～2/3附近，故初拟上游折坡点高程为1138.20m。
下游折坡点的位置应根据坝的实用剖面形式、坝顶宽度，结合坝的基本剖面计算得到（最常用的是其基本剖面的顶点位于校核洪水位处），故初拟下游折坡点高程为1148.50m。
5.1.2剖面设计原则重力坝在水压力及其他荷载的作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力维持抗滑稳定；同时依靠坝体自重产生压应力来抵消由于水压力引起的拉应力以满足强度要求。
非溢流坝剖面设计的基本原则是：①满足稳定和强度要求，保证大坝安全；②工程量小，造价低；③结构合理，运用方便；④利于施工，方便维修。
遵循以上原则拟订出的剖面，需要经过稳定及强度验算，分析是否满足安全和经济的要求，坝体剖面可以参照以前的工程实例，结合本工程的实际情况，先行拟定，然后根据稳定和应力分析进行必要的修正。
重复以上过程直至得到一个经济的剖面。
5.2重力坝挡水坝段荷载计算5.2.1基本原理与荷载组合重力坝的荷载主要有：自重、静水压力、扬压力、泥沙压力、浪压力、动水压力、冰压力、地震荷载等。
本次设计取单位长度的坝段进行计算。
相关荷载组合见表4.5。
表4.5 荷载组合表组合情况相关工况自重静水压力扬压力泥沙压力浪压力冰压力地震荷载动水压力土压力基本组合正常水位√√√√√√设计水位√ √ √ √ √√ 冰冻 √ √ √ √√√ 特殊组合校核水位 √√√√√√地震情况√ √ √ √√√√5.2.2坝体自重计算5.3.2.1坝体自重计算公式坝体自重W （KN ）的计算公式：V w c ⨯=γ（4.5）式中：V -坝体体积(m 3)，以单位长度的坝段为单位，通常把其断面分成若干个简单的几何图形分别计算；c γ-坝体砌石的重度，一般取23kN/m 3。
重力坝抗滑稳定计算
104875.62
60591.90
0.00
0.00
8168.33
5051.04
15209.33
10773.53
1865.30
22125.72
0.00
7.33 14.00
0.00
8666.15
5452.18
3589.34
坝面应力计算
上游面垂直正应力Kpa
σyu
下游面垂直正应力Kpa
σyd
上游面剪应力Kpa
校核工况坝体抗滑稳定计算
基本资料
水容重rw(KN/m3) 混凝土容重r(KN/m3) 泥沙容重rs(KN/m3) 泥沙摩擦角Φs(°) 坝顶宽B1(m) 坝底宽B2(m) 上游斜坡段坝高Hx 上游水位高程H1(m) 下游水位高程H2(m) 坝顶高程Hb(m) 坝底高程Ht(m) 堰顶高程 淤沙高程Hs(m) 坝高H(m) 上游坡度系数n 下游坡度系数m 帷幕至上游面距离(m) 上游排水孔距上游面距离(m) 下游排水孔距下游面距离(m) 帷幕扬压力折减系数a1 排水扬压力折减系数a2 浪长L1(m) 波高2h1 波浪中心至静水位高差h0 摩擦系数f 凝聚力c(Mpa) 抗剪断摩擦系数f´ 抗剪断凝聚力c´ 岩层倾角(°)
U4
0.00
0 浪压力(KN) 0.7
PL
3.5 水平淤沙压力(KN)
PsH
5.5 垂直淤沙压力(KN)
PsV
0.00
0
0.25
∑ 15842.47 5839.30
1
#REF! #REF! 抗滑稳定安全系数
∑
10003.17
抗滑稳定计算
K
1.81
考虑倾角
#REF! 抗剪断安全系数
混凝土重力坝设计规范
混凝土重力坝设计规范SL 中华人民共和国水利行业标准SL319 — 9><>2005 替代SDJ<>21-7><78 混凝土重力坝设计规范Design specification for concrete gravity dams <>2005 - 0<7 - <>21 发布 <>2005 - 11 - 01 实施中华人民共和国水利部发布 1中华人民共和国水利部关于批准发布《混凝土重力坝设计规范》 SL319—<>2005的通知水国科[<>2005]301号部直属各单位，各省、自治区、直辖市水利（水务）厅（局），各计划单列市水利（水务）局，新疆生产建设兵团水利局：经审查，批准《混凝土重力坝设计规范》为水利行业标准，并予发布。
标准编号为SL319-<>2005,替代SDJ<>21-<78及其补充规定。
本标准自<>2005年11月1日起实施。
标准文本由中国水利水电出版社出版发行。
二○○五年七月二十一日 <>2前言《混凝土重力坝设计规范》于19<78年首次发布，1984年作了局部修改。
本次根据水利部水利水电规划设计管理局（水总局科[<>2001]1号）文件《关于下达<>2001年度水利水电勘测设计技术标准制定、修订项目计划及主编单位的通知》以及《水利技术标准编写规定》（SL1-<>200<>2），对《混凝土重力坝设计规范》（SDJ<>21—<78 ）及其补充规定(以下简称原标准)进行修订。
本标准主要包括下列技术内容：——坝体布置；——实体重力坝、宽缝重力坝、空腹重力坝的体形选择、泄水建筑物坝体结构布置；——泄洪、消能、防冲的水力设计；——作用在坝体上的荷载、坝体应力与稳定计算及其控制标准；——坝基处理设计，开挖、固灌、防渗排水、岩溶、断层破碎带的处理设计；——坝体构造、大坝材料、坝顶、坝内廊道、坝体分缝及止水、排水坝体构造；——温度控制标准和防止裂缝措施；——安全监测设计。
I-1混凝土重力坝抗滑稳定及坝基应力计算程序
I －1混凝土重力坝抗滑稳定及坝基应力计算程序作者 朱凤娟（水电部天津勘测设计院） 校核 牟广丞（水电部天津勘测设计院）一、编制目的和依据本程序根据“混凝土重力坝设计规范”（SDJ21-78）、“水工建筑物抗震设计规范” （SDJ10-78）及“混凝土重力坝设计规范修改补充规定”（1985年1月《水利水电技术》）编制。
用本程序对选定的混凝土重力坝断面作抗滑稳定和坝基应力计算，能迅速获得成果，方便设计。
本程序例题有详细的手算考证，并验算了潘家口工程、板桥溢流坝、石漫滩挡水坝，成果正确。
尽管补充规定末列入抗剪安全系数公式，但考虑到目前抗剪断面两个公式并用的实际情况，所以程序中仍然列入了两个公式。
二、程序说明（一）计算原理及公式 1，抗剪安全系数公式：抗剪断安全系数公式：上、下游面垂直正应力：2，荷载种类：(1) 坝体自重：自动根据断面尺计算，溢流坝闸墩及上部结构作为附加重量加入,廊道、大孔口等作为附加重量扣除。
(2) 水压力:根据上、下游水位自动计算。
设置C9标识符,使电站坝段厂坝间分缝时,不计下游面水压力、 水重计及变坝坡影响。
(3) 泥沙压力:水平泥沙压力计算公式如下:式中:γs ---泥沙浮容重 Φ ---泥沙内磨擦角. 泥沙重计算类同水重。
(4) 扬压力:根据修改规定,坝基扬压力图形改为仅在排水幕处折减一次。
(5) 浪压力：输入浪高之半h L 及波长之半L L 根据规范附录二提供公式自动计算。
∑∑+=VCA V fK 2∑∑=V W fK 1)245(210224ϕγ--=tg H V s 26T MTW y ∑∑±=σ(6) 地震惯性力：当某种荷载组合计入地震时，程序自动计算水平地震惯性力，当地震烈度大于７度时，计入竖向地震惯性力。
(7) 地震动水压力：单宽总地震动水压力（水平）为：当上游面垂直和直立坡大于1／2坝高时＝90，否则为水面点与坝脚的连线与水平面夹角。
当≠90时，竖向动水压力为(8) 附加荷载：溢流顶水量、闸墩与闸门所受的水压力、泄流时的动水压力、冰压力等均可作为附加荷载计入。
混 凝 土 重 力 坝 设 计 规 范
混 凝 土 重 力 坝 设 计 规范
Design specification for concrete gravity dams
SL××× — 2003
主编单位：长江水利委员会长江勘测规划设计研究院 批准部门：中华人民共和国水利部 施行日期：2004 年×月×日
中国水利水电出版社
2004 北 京
2
前
UDC
SL
中华人民共和国水利行业标准
SL××× — 2003
P
混 凝 土 重 力 坝 设 计 规范
Design specification for concrete gravity dams
（送 审 稿）
2004 - ×× - ×× 发布
2004 - ×× - ×× 实施
中华人民共和国水利部
发布
1
中华人民共和国水利行业标准
2 引用标准
7
2 主要术语与符号
2.1 2.1.1 坝高 dam height 大坝建基面的最低点(不包括局部深槽、井或洞)至坝顶的高度。 2.1.2 混凝土重力坝 concrete gravity dam 整个坝体均用混凝土填筑的重力坝。 2.1.2 实体重力坝 主 要 术 语
2.1.3
空腹重力坝 concrete hollow gravity dam
3
目
次
1 总则……………………………………………………………………………………（1） 2 主要术语与符号………………………………………………………………………（2） 2．1 主要术语…………………………………………………………………………（2） 2．2 基本符号…………………………………………………………………………（2） 3 坝体布置………………………………………………………………………………（5） 4 坝体结构………………………………………………………………………………（7） 4．1 一般规定…………………………………………………………………………（7） 4．2 非溢流坝段………………………………………………………………………（7） 4．3 溢流坝段…………………………………………………………………………（8） 4．4 坝身泄水孔………………………………………………………………………（8） 5 泄水建筑物的水力设计………………………………………………………………（10） 5．1 一般规定…………………………………………………………………………（10） 5．2 泄流能力及消能计算……………………………………………………………（11） 5．3 高速水流区的防空蚀设计………………………………………………………（11） 5．4 消能防冲设施的设计……………………………………………………………（12） 6 坝体断面设计…………………………………………………………………………（14） 6．1 荷载及其组合……………………………………………………………………（14） 6．2 主要设计原则……………………………………………………………………（15） 6．3 坝的应力计算……………………………………………………………………（16） 6．4 坝体抗滑稳定计算………………………………………………………………（18） 6．5 溢流坝闸墩结构设计……………………………………………………………（19） 7 坝基处理设计…………………………………………………………………………（20） 7．1 一般规定…………………………………………………………………………（20） 7．2 坝基开挖…………………………………………………………………………（20） 7．3 坝基固结灌浆……………………………………………………………………（21） 7．4 坝基防渗帷幕和排水……………………………………………………………（21）
重力坝稳定和应力计算程序使用说明
重力坝稳定和应力计算程序（SAOGD1）使用说明本程序可用于实体重力坝的稳定和应力计算。
考虑的荷载有坝体自重及固定设备重、水压力、扬压力、浪压力、淤砂压力、地震水压力、地震泥沙压力、地震惯性力等。
可以考虑坝基抽排减压及坝坡变化。
除坝基扬压力按文献3（见图1）计算外，其余各项荷载按文献1计算。
坝体内部应力按文献2计算。
程序中长度单位为米，力的单位为吨，力矩单位为吨·米，应力单位为吨/米2。
一、输入采用自由格式、1.输入枢纽控制数据 ZP、ZU、UN、DM、GC、GS、DX、FIS共8个数。
ZP——坝顶高程；ZU——上游起坡点高程；UN——上游坝坡；DM——下游坝坡；GC——坝体容重；GS——淤砂容重；DX——计算截面上各应力计算点之间的间距（作应力输出用），从坝轴线（本程序规定坝体上游铅直面及其延长线为坝轴线）向上下游方向量取。
FIS——淤砂内摩擦角；2.输入计算控制数据NCASE、NBLOCK、NPRINT、NNP共4个数。
NCASE——计算工况组数；NBLOCK——计算坝段数；NPRINT——是否需要打印各应力系数的指示参数；填1表示需要打印，填0表示不需要打印。
NNP——断面方案数，填0表示不考虑经济断面选择。
3.输入各计算工况特征。
逐个工况输入，先算的工况先输入。
工况之间次序可以任意，但第3种工况（及地震工况）不能最先计算。
每种工况输入ICASE、H1、HS、H2、HL、KH、Q，共7×NCASE个数。
ICASE——计算工况指示参数。
分1、2、3、4、5五种工况。
1——正常高水位，不考虑扬压力；2——正常高水位，考虑扬压力；3——正常高水位，考虑扬压力和地震；4——设计洪水位，考虑扬压力；5——校核洪水位，考虑扬压力。
H1——上游水位；HS——淤砂高程；H2——下游水位；HL——波浪高度（从波峰到波谷的高差，注意不能为0值）；KH——地震系数；Q——鼻坎处单宽下泄流量（非溢流坝为0值）。
I-1混凝土重力坝抗滑稳定及坝基应力计算程序
I －1混凝土重力坝抗滑稳定及坝基应力计算程序作者 朱凤娟（水电部天津勘测设计院） 校核 牟广丞（水电部天津勘测设计院）一、编制目的和依据本程序根据“混凝土重力坝设计规范”（SDJ21-78）、“水工建筑物抗震设计规范” （SDJ10-78）及“混凝土重力坝设计规范修改补充规定”（1985年1月《水利水电技术》）编制。
用本程序对选定的混凝土重力坝断面作抗滑稳定和坝基应力计算，能迅速获得成果，方便设计。
本程序例题有详细的手算考证，并验算了潘家口工程、板桥溢流坝、石漫滩挡水坝，成果正确。
尽管补充规定末列入抗剪安全系数公式，但考虑到目前抗剪断面两个公式并用的实际情况，所以程序中仍然列入了两个公式。
二、程序说明（一）计算原理及公式 1，抗剪安全系数公式：抗剪断安全系数公式：上、下游面垂直正应力：2，荷载种类：(1) 坝体自重：自动根据断面尺计算，溢流坝闸墩及上部结构作为附加重量加入,廊道、大孔口等作为附加重量扣除。
(2) 水压力:根据上、下游水位自动计算。
设置C9标识符,使电站坝段厂坝间分缝时,不计下游面水压力、 水重计及变坝坡影响。
(3) 泥沙压力:水平泥沙压力计算公式如下:式中:γs ---泥沙浮容重 Φ ---泥沙内磨擦角. 泥沙重计算类同水重。
(4) 扬压力:根据修改规定,坝基扬压力图形改为仅在排水幕处折减一次。
(5) 浪压力：输入浪高之半h L 及波长之半L L 根据规范附录二提供公式自动计算。
∑∑+=VCA V fK 2∑∑=V W fK 1)245(210224ϕγ--=tg H V s 26T MTW y ∑∑±=σ(6) 地震惯性力：当某种荷载组合计入地震时，程序自动计算水平地震惯性力，当地震烈度大于７度时，计入竖向地震惯性力。
(7) 地震动水压力：单宽总地震动水压力（水平）为：当上游面垂直和直立坡大于1／2坝高时＝90，否则为水面点与坝脚的连线与水平面夹角。
当≠90时，竖向动水压力为(8) 附加荷载：溢流顶水量、闸墩与闸门所受的水压力、泄流时的动水压力、冰压力等均可作为附加荷载计入。
重力坝抗滑稳定与应力计算
项目名称：几亚凯勒塔（KALETA）水电站工程项目阶段：复核阶段计算书名称：重力坝抗滑稳定及应力计算审查：校核：计算：黄河勘测规划设计Yellow River Engineering Consulting Co. ,Ltd.二〇一二年四月目录1.计算说明 (1)1.1 目的与要求 (1)1.2 基本数据 (1)2.计算参数和研究方法 (1)2.1 荷载组合 (1)2.2 计算参数及控制标准 (2)2.3 计算理论和方法 (3)3.计算过程 (4)3.1 荷载计算 (4)3.1.1 自重 (4)3.1.2 水压力 (4)3.1.3 扬压力 (6)3.1.4 地震荷载 (7)3.2 安全系数及应力计算 (9)4.结果汇总 (11)1.计算说明1.1 目的与要求下列计算是有关挡水坝段、溢流坝段、进水口、底孔坝段抗滑稳定性和基底应力计算。
1.2 基本数据正常蓄水位：110m；设计洪水位：112.94m；校核洪水位：113.30m；大坝设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为1000年一遇；坝址区地震动峰值加速度为0.15g（g=9.81m/s²），地震动反应周期为0.25s，相应的地震基本烈度为7度，本工程抗震设计烈度为7度。
计算选取的挡水坝段坝顶高程114.00m，坝基底高程92.00m，坝高22m，坝顶宽5m。
上游坝面竖直，下游坝坡在107.33m高程以上竖直，在107.33m 高程以下坡度为1:0.75。
计算选取的溢流坝段堰顶高程110.00m，坝基底高程96.00m，坝高14m，上游坝面竖直，下游坝坡在108.59m高程以上为Creager剖面，在108.59m高程以下坡度为1:0.85。
正常蓄水位时，溢流坝段下游无水；设计洪水位112.94m 时，下游水位104.80m；校核洪水位113.30m时，下游水位105.42m。
进水口坝段顶高程114.00m，坝基底高程87.80m，坝高26.2m，顶宽13.06m，上游坝坡为1:0.25，下游坝坡在107.33m高程以上竖直，在107.33m 高程以下坡度为1:0.75。
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I －1混凝土重力坝抗滑稳定及坝基应力计算程序作者 朱凤娟（水电部天津勘测设计院） 校核 牟广丞（水电部天津勘测设计院）一、编制目的和依据本程序根据“混凝土重力坝设计规范”（SDJ21-78）、“水工建筑物抗震设计规范” （SDJ10-78）及“混凝土重力坝设计规范修改补充规定”（1985年1月《水利水电技术》）编制。
用本程序对选定的混凝土重力坝断面作抗滑稳定和坝基应力计算，能迅速获得成果，方便设计。
本程序例题有详细的手算考证，并验算了潘家口工程、板桥溢流坝、石漫滩挡水坝，成果正确。
尽管补充规定末列入抗剪安全系数公式，但考虑到目前抗剪断面两个公式并用的实际情况，所以程序中仍然列入了两个公式。
二、程序说明（一）计算原理及公式 1，抗剪安全系数公式：抗剪断安全系数公式：上、下游面垂直正应力：2，荷载种类：(1) 坝体自重：自动根据断面尺计算，溢流坝闸墩及上部结构作为附加重量加入,廊道、大孔口等作为附加重量扣除。
(2) 水压力:根据上、下游水位自动计算。
设置C9标识符,使电站坝段厂坝间分缝时,不计下游面水压力、 水重计及变坝坡影响。
(3) 泥沙压力:水平泥沙压力计算公式如下:式中:γs ---泥沙浮容重 Φ ---泥沙内磨擦角. 泥沙重计算类同水重。
(4) 扬压力:根据修改规定,坝基扬压力图形改为仅在排水幕处折减一次。
(5) 浪压力：输入浪高之半h L 及波长之半L L 根据规范附录二提供公式自动计算。
∑∑+=VCA V fK 2∑∑=V W fK 1)245(210224ϕγ--=tg H V s 26T MTW y ∑∑±=σ(6) 地震惯性力：当某种荷载组合计入地震时，程序自动计算水平地震惯性力，当地震烈度大于７度时，计入竖向地震惯性力。
(7) 地震动水压力：单宽总地震动水压力（水平）为：当上游面垂直和直立坡大于1／2坝高时ω＝90，否则ω为水面点与坝脚的连线与水平面夹角。
当ω≠90时，竖向动水压力为(8) 附加荷载：溢流顶水量、闸墩与闸门所受的水压力、泄流时的动水压力、冰压力等均可作为附加荷载计入。
（二）适用范围及功能适用各种高度及各种类型混凝土重力坝的抗滑稳定及坝基应力计算。
可输出各种荷载组合情况下各分项的力及力矩；总竖向力、总水平力、总力矩；抗滑稳定系数及坝基上下游坝面σy 值。
（三）主要变量说明1，输入变量（采用吨－米制）。
简单变量NI ――截面总数; NK ――荷载组合数; NC ――附加重量数;NL ――附加荷载信息,有填１，无填０；C9――填０表示下游无厂房挡水，填１表示有厂房挡水； HH ――坝体总高度（计地震时溢流坝算至闸墩顶）； H9――坝基高程； GC ――混凝土容重； GW ――水容重； GS ――泥沙浮容重； FE ――泥沙内磨擦角；F1――混凝土与基岩面抗剪磨擦系数； F2――混凝土与基岩面抗剪断磨擦系数；C2――抗剪断凝聚力(吨/米2)； K1――坝基排水幕折减系数； L1――坝基排水幕到上游面距离； KK ――地震系数；(KK=K n ·C n ) FU ――上游地震动水压力折减角； FD ――下游地震动水压力折减角； 数组：X1(I),X2(I),Y1(I)---依次为各计算截面的上游面水平坐标、下游面水平坐标、高度坐标。
一般取坝基为水平轴X ，坝轴线处为Y 轴。
I 从0到NI 。
HU(K),HD(K),HS(K),KE(K)---依次为上游水位、下游水位，淤沙高程、地震标记（计时填1，不计填0）。
K 从1到NK 。
HL(K),LL(K)---浪高之半、波长之半。
K 从1到NK 。
当NC ≠0时输入附加重量；Z1(I,0),Z1(I,1),Z1(I,2)---依次为附加重量、附加重量重心X 坐标、Y 坐标。
I 从190065.002ϕγωH C K P z H =ϕtg P PV ÷=0到NC 。
当NL＝1时输入附加荷载；Z2(K),Z3(K),Z4(K),Z5(K)---附加竖向合力、该合力作用点水平坐标、附加水平合力、该合力作用点Ｙ坐标。
K从1到NK，即一种荷载组合填一组。
2，输出变量说明Q0--总地震水平惯性力／（∑Wi△I）Q1--总地震竖向惯性力／（∑Wi△I′）W(1),M(1)--坝体总自重及力矩（力矩是指对坝基截面形心之矩，下同）；V(2),M(2)--上游水平水压力及力矩；V(3),M(3)--下游水平水压力及力矩；V(4),M(4)--上游泥沙水平水压力及力矩；W(5),M(5)--上游水重及力矩；W(6),M(6)--下游水重及力矩；W(7),M(7)--泥沙重及力矩；W(8),M(8)--扬压力及力矩；W(9),M(9)--浪压力及力矩；W(10),V(10),M(10)--附加竖向荷载、水平荷载及二者引起的力矩；W(11),V(11),M(11)--上游地震动水压力及力矩；W(12),V(12),M(12)--下游地震动水压力及力矩；V(13),M(13)--水平地震惯性力及力矩；W(14),M(14)--竖向地震惯性力及力矩；SW--总竖向力（吨）（向下为正）；SV--总水平力（吨）（指向上游为正）；SM--总力矩（吨·米）（逆时针为正）；K1--抗剪安全系数；K2--抗剪断安全系数；SYU--上游面垂直正应力（吨／米２）；SYD--下游面垂直正应力（吨／米２）；（四）操作与填写的一些说明程序一次标多种荷载组合情况全算完。
将输入变量按程序,形成数据文件,启动程序,键入数据文件名,即可计算完毕。
计算截面编号从坝顶0截面开始朝下编,溢流坝从堰顶朝下编,凡有折坡处均需设一计算截面。
溢流面、挑流鼻坎可设几个计算截面来近似吻合曲面。
考虑到计算地震惯性力时分布曲线的影响，分块高差不宜过大。
三、例题考证例题1，某挡水坝高70米，如图１所示，要求计算三种情况：情况1：坝体自重＋水压力（上游▽225.0，下游▽180.0）＋泥沙压力（淤沙高程▽186）＋浪压力＋扬压力；情况2：同情况1，浪压力用附加荷载形式计；情况3：情况2＋8度地震。
图1 挡水坝断面图数据文件为I-1-1.INT:7,3,1,1,0,70,160,2.4,1,0.5,0,0.7,1.2,650.3,12,0.05,90,55.0080,7,70,0,7,60,0,14,50,0,21,40,0,28,30-3,35,20,-6,42,10,-9,49,0225,180,186,0,225,180,186,0,225,180,186,10.503359,5.03359,0,0,0,0-28.8,7,50,0,0,0,0,0,-2,63.8,0,0,-2,63.8计算结果文件为I-1-1.OUT:***************************************************** 混凝土重力坝抗滑稳定及坝基应力计算书*****************************************************06-08-1998输入数据(单位: 力--吨; 力矩--吨-米; 长度--米; 应力--吨/米/米):计算截面总数NI= 7 荷载组合数NK= 3附加重量数NC= 1 附加荷载标志NL= 1厂房挡水标志C9= 0坝体总高度HH= 70.000 坝基截面高程H9= 160.000混凝土容重GC= 2.40 水容重GW= 1.00泥沙浮容重GS= 0.50 泥沙内摩擦角FE= 0.00混凝土与基岩面抗剪摩擦系数F1= 0.700 混凝土与基岩面抗剪断摩擦系数F2= 1.200 抗剪断凝聚力C2= 65.000 坝基排水幕折减系数K1= 0.300坝基排水幕到上游面距离L1= 12.000 地震系数KK= 0.050上游地震动水压力折减角FU= 90.00 下游地震动水压力折减角FD= 55.01截面号上游面X坐标下游面X坐标高度坐标0 0.000 7.000 70.0001 0.000 7.000 60.0002 0.000 14.000 50.0003 0.000 21.000 40.0004 0.000 28.000 30.0005 -3.000 35.000 20.0006 -6.000 42.000 10.0007 -9.000 49.000 0.000荷载组合数上游水位下游水位淤沙高程地震标记浪高之半波长之半1 225.000 180.000 186.000 0 0.5034 5.03362 225.000 180.000 186.000 0 0.0000 0.00003 225.000 180.000 186.000 1 0.0000 0.0000附加重量重心X坐标重心Y坐标-28.800 7.000 5.000附加竖向力作用点的X坐标附加水平力作用点的Y坐标0.000 0.000 0.000 0.0000.000 0.000 -2.000 63.8000.000 0.000 -2.000 63.800总地震水平惯性力平衡系数Q0= 0.0476总地震竖向惯性力平衡系数Q1= 0.0181----------------------------------------------------------荷载组合1截面号荷载名称竖向力水平力力矩1 坝体自重4495.20 0.00 23457.602 上游水平水压力0.00 -2112.50 -45770.833 下游水平水压力0.00 200.00 1333.334 泥沙水平水压力0.00 -169.00 -1464.675 上游水重450.00 0.00 11227.506 下游水重140.00 0.00 -3406.677 泥沙重50.70 0.00 1338.488 扬压力-1821.50 0.00 -8968.509 浪压力0.00 -3.33 -212.3110 附加荷载0.00 0.00 0.00总竖向力SW= 3314.400(t)总水平力SV= -2084.830(t)总力矩SM= -22466.061(t-m)抗剪安全系数K1= 1.113抗剪断安全系数K2= 3.716坝基上游面垂直正应力SYU= 17.075(t/m^2)坝基下游面垂直正应力SYD= 97.215(t/m^2)----------------------------------------------------------荷载组合2截面号荷载名称竖向力水平力力矩1 坝体自重4495.20 0.00 23457.602 上游水平水压力0.00 -2112.50 -45770.833 下游水平水压力0.00 200.00 1333.334 泥沙水平水压力0.00 -169.00 -1464.675 上游水重450.00 0.00 11227.506 下游水重140.00 0.00 -3406.677 泥沙重50.70 0.00 1338.488 扬压力-1821.50 0.00 -8968.509 浪压力0.00 0.00 0.0010 附加荷载0.00 -2.00 -127.60总竖向力SW= 3314.400(t)总水平力SV= -2083.500(t)总力矩SM= -22381.350(t-m)抗剪安全系数K1= 1.114抗剪断安全系数K2= 3.718坝基上游面垂直正应力SYU= 17.226(t/m^2)坝基下游面垂直正应力SYD= 97.064(t/m^2)----------------------------------------------------------荷载组合3截面号荷载名称竖向力水平力力矩1 坝体自重4495.20 0.00 23457.602 上游水平水压力0.00 -2112.50 -45770.833 下游水平水压力0.00 200.00 1333.334 泥沙水平水压力0.00 -169.00 -1464.675 上游水重450.00 0.00 11227.506 下游水重140.00 0.00 -3406.677 泥沙重50.70 0.00 1338.488 扬压力-1821.50 0.00 -8968.509 浪压力0.00 0.00 0.0010 附加荷载0.00 -2.00 -127.6011 上游地震动水压力0.00 -137.31 -4105.6412 下游地震动水压力-5.56 -7.95 52.3813 水平地震惯性力0.00 -292.19 -8854.8414 竖向地震惯性力-112.38 0.00 -771.51总竖向力SW= 3196.458(t)总水平力SV= -2520.946(t)总力矩SM= -36060.965(t-m)抗剪安全系数K1= 0.888抗剪断安全系数K2= 3.017坝基上游面垂直正应力SYU= -9.207(t/m^2)坝基下游面垂直正应力SYD= 119.429(t/m^2)---------------------------------------------------------------- 计算结束------例题2，板桥溢流坝，如图2所示，要求计算三种情况：情况1：（校核洪水）：上游▽119.1，下游▽97.7，淤沙▽92；情况2：（设计水位,开门）：上游▽117.5，下游▽93.9，淤沙▽92；情况3：同情况2，关闭闸门。