重力坝稳定分析

（3） 横缝灌浆
（4）抽水措施
（5）加固地基
（6）设置齿墙
（7）预应力锚固措施
（二）抗剪断公式
1、假定：认为砼与基岩接触良好，直接采用接触面 上的抗剪断参数f′和c′。 2、公式：Ks’＝[f ’(∑W-U)+C’A]/ ∑P 3、 安全系数Ks’,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。

公式评价：本公式既考虑了抗剪断摩擦力， 又考虑了滑动面上的凝聚力，比较符合实际情况。
★ 从16世纪到19世纪中期，重力坝断面形状已发展到 “块体形”，人们开始注意经济问题，并已认识到坝 体的安全要满足两个外部稳定条件（但尚未认识到还 要满足应力条件），即抗倾稳定与抗滑稳定（提出摩 擦公式）。
★19世纪中叶后，随着应力条件的引入坝工设计，促进 了坝体稳定分析的发展，朗肯在19世纪世纪80年代提出 无拉应力准则后，抗倾问题实际上已不对坝体断面设计 起控制作用，人们实际关心的是抗滑稳定问题。 ★抗滑稳定问题实际上是一个抗剪强度问题（抗剪强度 概念1773年由库仑与莫尔提出，1887年克拉夫拉德提出 了阻止剪切破坏的力包括剪切破坏面上的摩擦力与抗剪 力）。 ★ 20世纪初，凯恩首次提出，重力坝抗滑稳定计算应计 入摩擦力与抗剪力，但当时认为抗剪力不可靠，且难以 精确确定，仅将抗剪力作为安全储备加以忽略，抗滑稳 定计算仍应用摩擦公式，这一公式实际提供了大于2的安 全系数，至今仍被广泛采用。
第三节 重力坝的稳定分析
• 重力坝主要是依靠自重维持稳定，因此抗滑稳弱而产生滑动。
• 按照目前的设计方法，高度H小于100m的重力坝，控 制剖面尺寸常常的稳定而不是应力。
因为其影响因素很多，目前的计算公式大都是半径验 性的。
重力坝滑动失稳模式
单斜面深层滑动的计算
软弱面上抗剪强度很低，其稳定计算应采用抗剪强 度公式： K=f(∑WCosβ-U+∑PSinβ)/ (∑PSinβ+∑WCosβ)
式中：β为滑动面与水平面间的夹角 U为作用在滑动面上的扬压力 当滑动面倾向上游时， β为正，增加了抗滑力， 减少了滑动力，对坝体稳定有利；当滑动面倾向下游 时，β为负，使抗滑力减小，滑动力增大，对坝体稳 定不利。
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。
表面滑动
浅层滑动
深层滑动
• 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。
稳定分析设计理论的历史沿革
★早期重力坝凭经验建造，19世纪中期法国工程师塞兹 利提出悬臂梁理论是重力坝设计理论诞生的标志，随 后，德娄克、朗肯、利维等人为重力坝经典设计理论 形成作出了突出贡献。
摩擦系数f的选取问题
一般由若干组试验确定。
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 的已建工程的经验等，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。
• 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。
抗剪断参数的选定
对于大、中型工程，在设计阶段， f ′,c′应由野外及室内试 验成果决定。在规划和可行性研究阶段，可以参考规范给定 的数值选用。规范规定如下： • 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 • 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。
深层抗滑稳定分析
• 深层滑动：地基内往往存在着较弱夹层或缓倾 角断层，坝体档水后，有可能沿这些薄弱面产 生滑动，就叫做深层滑动
• 当坝基岩体内存在着不利 的软弱夹层或缓倾角断层 时，坝体有可能沿着坝基 软弱面产生深层滑动。 • 计算时选择几个比较危险 的滑动面进行试算，然后 做出比较分析判断。 目前尚无成熟的方法： （1）单斜面深层滑动的计算 （2）双斜面深层滑动
沿坝基面的抗滑稳定分析
假定坝体与坝基 的连接有三种物 理模式: “触接”、 “粘接”、 “咬接”
单一的安全系数法
（一）抗剪强度公式（摩擦公式）
a、滑动面水平面时
K=f(∑W-U)/ ∑P
b、滑动面倾向上时：
K=[f(∑WCosβ-U+∑PSinβ)]/( ∑PSinβ+∑WCosβ）
–公式评价：本公式不考虑凝聚力，偏于安全， 凝聚力作为安全储备，所以规定的安全系数 较低。
岸坡坝段的稳定分析
重力坝岸坡坝段的基面是一个呈台阶状的倾斜面。 坝体在重力作用下有沿岸坡下滑的趋势，同时又受 坝体上游面水压力的作用，构成三维受力。 首先将铅直方向的合力沿岸坡方向分解，然后在滑 动面上采用抗剪强度公式和抗剪断强度公式计算安 全系数。
提高坝体抗滑稳定性的工程措施
（1）利用水 重 （2）将坝基面开挖成 倾向上游的斜面