某工程重力坝抗滑稳定计算书及计算步骤

技施设计

浆砌石重力坝抗滑稳定

计算书

2004年12月

说 明

1.计算目的与要求

对拟定的体型进行抗滑稳定计算，求出拟定体型在各种设计工况下的抗滑稳定安全系数。同时对坝基面的应力进行计算，以论证是否满足规定的正常使用极限状态与承载能力极限状态要求。 2.计算基本依据

1. 建筑体型结构尺寸见附图1；

2. 主要地质参数见资料单；

3. 材料容重： 浆砌块石：取3/0.23m kN s =γ；

水：取3/8.9m kN w =γ； 土的饱和溶重3/12m kN =γ

3.计算方法及计算公式 1. 基本假定 1） 坝体为均质、连续、各向同性的弹性材料； 2） 取单宽1米计算，不考虑坝体之间的内部应力。 3）

本工程规模小，只计算坝体的抗滑稳定，不对坝体剖面进

行浅层与深层抗滑稳定分析以及坝基面应力分析。 2. 地基应力计算

按偏心受压公式计算应力：

σmax

=W M A

G ∑∑+ σ

min =

W

M

A

G

∑∑-

式中 ∑G —坝体本身的重力，kN ；

A ——坝基的受力面积，m 2;

∑M —坝体各部分的重力对形心的弯距,kN.M;

W —作用在计算截面的抗弯截面系数；

3.抗滑稳定

坝受到铅直力和水平力的共同作用下，要求沿坝基底面的抗滑力必须大于作用在坝结构水平向的滑动力，并有一定的安全系数。 计算公式为：

K C =

∑∑H

f

G *

式中K c —结构的抗滑稳定安全系数；

∑G —坝的基底总铅直力，kN ； ∑H —坝的水平方向总作用力，kN ； f —坝基底的摩擦系数。 4.计算结果总表

5.结论

经由计算可知，该方案，结构能够满足浆砌石坝在不同运用时期的地基应力和抗滑稳定要求，不会发生地基沉陷和滑动变形，并满足经济适用的原则。 6.主要参考书目

a ）《浆砌石坝设计规范（SL25-91》；

b ）《水工建筑物荷载设计规范（DL5077—1997）》；

c ）天津大学 祁庆和《水工建筑物（上册）》（水利电力出版

社—1992）

溢流坝的稳定计算

1基本资料

由于坝体受力为平面结构，取单位宽度坝体进行计算。荷载作

偏心距：

e=B/2-∑M/∑G=5.925/2-1359/534.98=0.42 基底应力：

max ()σ=+∑G A e

B 16=128.9(kpa)

min ()σ=-∑G A e B

16=51.67(kpa) η=σ

max /σmin =2.49

2.2设计情况(水位H=134.46m) 2.2.1渗透压力计算(采用莱因法)

上下游的水位差h=4.5m,坝基的水平渗径l=5.925m,转化成垂直段l`=5.925/3=1.975m.总渗径L=2.5+1.975+0.5=4.975m.

2.2.2稳定计算分析计算简图：

偏心距：

e=B/2-∑M/∑G=5.925/2-1334.40/396.46=-0.40(m) 基底应力：max ()σ=

+∑G A e

B 16=94.24(kpa) min ()σ=-∑G A e

B 16=39.59(kpa)

其中取e=0.40m （作用点在下游） η=σ

max /σmin =94.24/29.59=2.38

表层滑动抗滑安全系数：

K C =

∑∑H

f G *=1>1.05

满足要求。

非溢流坝稳定计算

1.基本资料：

因为非溢流段的坝体为延坡渐变的,在此取其最大断面计算, 荷载作用方向取为：

垂直荷载作用：铅直向下为正；水平荷载作用：水平向右为正；

弯矩作用：逆时针为正。

结构如图2-2所示:

偏心距：

e=B/2-∑M/∑G=5.925/2-1658.16/701.5=0.6 基底应力：

max ()σ=

+∑G A e

B 16=190.2(kpa) min ()σ=-∑G A e B

16=46.61(kpa) η=σ

max /σmin =190.2/46.61=4.08

2.2设计情况

2.2.1渗压计算(采用莱因法)

计算方法与溢流坝计算方法相同.在此计算过程省略，不做一步分析。渗压分布图如下：

计算简图

偏心距：

e=B/2-∑M/∑G=5.925/2-1669.14/552.49=-0.06(m) 基底应力：max ()σ=

+∑G A e

B 16=98.78(kpa) min ()σ=-∑G A e B

16=87.71(kpa) 其中取e=0.06m （作用点在下游） η=σ

max /σmin =98.78/87.71=1.13

表层滑动抗滑安全系数： K C =

∑∑H

f

G *=1.43>1.05

满足要求。

计算成果分析

通过对拟定断面的极限状态计算，可以认为：

（1）溢流坝和非溢流坝的基底应力和抗滑稳定安全系数满足设计要求。

（2）计算中为了便于计算，在计算过程中作了适当简化处理，这些简化处理对计算结果的精确度可能有一定影响，但不会对计算结论产生方向性影响。计算成果可以满足本阶段设计精度要求。