重力坝的稳定分析

K
1

f W
1
1
cos P sin R sin U 1 C1 A1 R cos P cos W 1 sin

K
2
K
f R sin W
2
R cos W 2 sin
2
cos U 2 C 2 A2
Ks
'
–取值可参见天大教材P52表3-6 –f’——抗剪断摩擦系数 –c’——抗剪断凝聚力 –安全系数K’s取值，对于基本荷载组合，取3.0； 在考虑校核洪水时的特殊组合，取2.5；在考虑地 震出现时的特殊组合，取2.3。
f W U C A K P
' ' ' s
• 1．单斜面抗滑稳定分析 将滑动面以上的坝体和地基视为一体，按抗剪 断强度公式计算即可。
二．重力坝的特点：
1 、可以布置坝顶溢洪道和坝身泄水孔，泄流量 大，便于施工阶段后期导流； 2、结构和断面形状简单，便于机械化施工，模 板用量少，且可大量使用定型模板； 3、对地形地质条件的适应性较好，一般具有足 够强度的岩基均可满足要求； 4、坝体与地基的接触面大，受扬压力的影响大， 坝体内的压应力一般不大，不能充分利用混凝 土材料抗压强度大的特点；
1 1 1 1 1 1
对于 BCD 区，如能满足抗滑稳定，则整体 满足抗滑稳定。得 f R sin W cos U C A K K K R cos W sin
2 2 2 2 2 2 2
1
• 等安全系数法 • ABD区和BCD区的抗滑稳定计算式分别为：
单斜面抗滑稳定分析图
ΣP W β U P
W1
A
α U1
R Ψ B
D
C
β
U2 W2
2．双斜面抗滑稳定分析
• （1）方法：剩余推力法、被动抗力法、 等安全系数法
–剩余推力法：令ABD区处于极限平衡状态，求出R P cos W 1 sin f cos P sin R sin U 1 C1 A1 R cos 1W1 P cos W sin f W cos P sin U C A R cos sin f
三．重力坝的设计内容
5．地基处理设计：根据地基条件，提出防
渗、排水、软弱破碎带的处理方案； 6．溢流重力坝和泄水重力坝的孔口设计： 确定堰的型式、高程、孔口尺寸、体形、 消能防冲措施； 7．监测设计：确定坝体内部和外部观测用 仪表和布置方案。
§3-2
重力坝的稳定分析
• 一．重力坝失稳的几种可能性
第三章 重力坝
§3-1 §3-2 §3-3 §3-4 §3-5 §3-6 §3-7 §3-8 §3-9 概述 重力坝的稳定分析 重力坝的剖面设计 泄水重力坝 重力坝的地基处理 重力坝的材料、混凝土分区及坝体构造 碾压混凝土重力坝 其他形式重力坝 支墩坝
§3-1 概述
一．重力坝的工作原理 工作原理：依靠坝体自重在坝基上产生的 摩擦力和坝体与地基之间的凝聚力来抵 抗坝体前的水平水压力以满足抗滑动稳 定，以坝体自重在水平截面上产生的压 应力来抵抗由于水压力所引起的拉应力 以满足强度要求和抗倾覆稳定。
K
三．深层抗滑稳定分析
f W cos U P sin C P cos W sin
BΒιβλιοθήκη Baidu
B
A
fB——滑动面上的抗剪断屈服极限强度摩擦系数； CB——滑动面上的抗剪断屈服极限强度凝聚力。 当滑动面倾向上游时， 选用“+ΣPsinβ”和“-ΣWsinβ”； 当滑动面倾向下游时， 选用“-ΣPsinβ”和“+ΣWsinβ”。 一般地K=1.1~1.3。

K
s
P W ß
一般f=0.5~0.8，
U
–根 据 规 范 规 定 ， [K] 值 ： 基 本 组 合 ： 1.05~1.10， 特殊组合：1.0~1.05 – 当坝基面为水平面时，公式简化为：
K
s

f (W U )
P

K
s
二．沿坝基面的抗滑稳定分析
• 2．抗剪断强度公式 考虑坝体与地基间的胶结力，则得到抗剪断 强度公式为：
–1．由于某一截面抗剪强度不足，导致剪切破 坏并产生滑动。 –2．由于绕坝趾的倾覆力矩大于抗倾覆力矩而 发生倾覆。 –3．由于扬压力大于坝体自重导致坝体浮起。
二．沿坝基面的抗滑稳定分析
• 1．摩擦公式
Ks
f W cos U P sin
P cos W sin

• 令 K1=K2 ，求出 R ，代回上述两式中，算出 K1 和K2，若大于等于允许值，则满足稳定要求。
四．提高坝体抗滑稳定性的措施
• 1．利用水重：上游面倾向上游； • 2 ．坝基开挖成略向上游倾斜的面或成齿状开 挖； • 3 ．设置齿墙，增大滑动体重量，从而增加抗 滑力； • 4．抽水降低扬压力； • 5．加固地基，提高地基整体性； • 6．横缝灌浆，增加坝体的整体性； • 7．采取预应力措施； • 8．对宽缝重力坝和空腹重力坝，在空隙中填 碴加重。
5 、坝体体积大，水泥用量多，浇筑时水 泥水化热散发困难，易形成裂缝，故施 工阶段温度控制要求高。 为了克服重力坝固有的缺点，在实体 重力坝的基础上发展出了宽缝重力坝、 空腹重力坝、预应力重力坝等型式，减 少了混凝土工程量，降低了扬压力，较 好地利用了混凝土材料的强度。
三．重力坝的设计内容
1．剖面设计：拟定重力坝的剖面形状和尺 寸； 2．稳定分析：验算坝体沿坝基面或地基中 软弱结构面的抗滑稳定的安全度； 3、应力分析：计算坝体各部位的应力分布 状况，在坝体设计满足应力分布的条件 下，保证坝体和坝基的强度； 4．设计：确定坝体的细部构造；