第二章重力坝2

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第二章重力坝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,其可能出现的破坏型式(见图2.9):滑动:坝体沿抗剪能力不足的薄弱而产生滑动。倾复:抗倾力矩小于倾复力矩.下游地基差易出现.图2.9重力坝失稳破坏示意图因此,抗滑稳定是重力坝设计中的一个重要内容.计算假定1、河床坝段作为平面问题处理,岸坡坝段按空间问题处理;2、略去横缝作用,以单宽计;3、假定为一根固结于基础上的变截面悬臂梁稳定分析目的:验算重力坝在各种可能荷载组合下的稳定安全度.(一)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”.简单接触----摩擦公式认为坝底光滑,坝基光滑,坝直接放置在基岩上----“触接”故当滑动面为水平面时,抗滑稳定计算公式:当滑动面为倾向上游的倾斜面时:图2.10重力坝沿坝基抗滑稳定计算示意图2、抗剪断公式假定坝体与坝基之间涂有一层砂浆----“粘接”计算时考虑粘结力的作用,故抗剪断公式为:计算时考虑粘结力的作用,故抗剪断公式为:3、剪摩公式假定坝体坝基之间凸凹不平,相互咬合在一起,计算时考虑纯剪强度说明:1、上述三个抗滑稳定计算公式是在不同的假定前提下得到的摩擦公式:形式简单,概念明确,计算方便,多年来积累了丰富的经验,公式中不考虑粘结力与实际不符,(安全裕度含在假定中,k=1.0并不意味着处于临界状态;)剪摩公式:考虑抗滑力时,人为地把阻滑力看作为摩擦力与抗剪能力之和,己挖掘了维持稳定的所有潜力。因而要求的安全系数较大,在美、日等国家用得较多。抗剪断公式:物理概念明确,也较符合实际,是近年来发展的趋势,《规范》也推荐采用,应注意抗剪断参数的选用。2、对摩擦公式和抗剪断公式的讨论摩擦公式忽略了坝体与基岩的胶结作用,不能完全反映实际工作状态,由于不考虑C的作用,因此K取的较小。抗剪断强度公式考虑了坝体与基岩的胶结作用,计算了全部抗滑潜力,比较符合坝的实际工作状态,物理概念明确。但C‘现场测值不稳,因此K’取值较大.3、计算参数确定f’、C’和f的大小对抗滑稳定影响很大,若取大则安全没有保证;取小了浪费。如何选取C、f值是计算稳定安全系数的关键。(二)深层抗滑稳定分析地基内一般都存在着软弱夹层或缓倾角断面,坝体挡水后,除了会沿接触面滑动外,还有可能沿断层、夹层等薄弱面产生滑动。需讨论坝体沿深层抗滑稳定问题,目前关于深层滑动至今尚没有成熟的方法。常用的方法有如下三种即:刚体极限平衡法,有限单元法,地质力学模型试验法.单斜面深层抗滑稳定计算a、计算公式b、对安全系数的要求采用摩擦公式时,因软弱面的C小,安全储备低,K应适当提高(25~30)%;采用抗剪断公式时,因软弱面的f′c′低,k′很难达到规范要求,可适当降低,但至少不低于2.0.双斜面深层滑动a、计算方法(见图2.11)①令①区处于极限平衡状态②令②区处于极限平衡状态------被动抗力法③令K1=K2=K-----等安全系数法图2.11深层抗滑稳定计算示意图b、说明:1°上述三种方法求出的k差别较大;2°R的倾角对K的影响较大ψ=0时,K最小;(ψ与①②分界面上的摩擦特性有关,较难精确确定);3°上述方法在地基内设想增加了一个BD软弱面,使K降低,如岩体坚固完整,BD面上的抗剪强度足以承担其剪力,则按整体深层失稳核算;(三)、岸坡坝段的稳定分析对于岸坡坝段,除沿上下游方向有滑动的趋向外,坝体在自重作用下还有沿岸坡下滑的趋势,这就构成了三维受力状态,其稳定性不如河床坝段,需进行稳定验算,见图2.12.(四)、增稳措施(见图2.13)1°利用水重;2°将坝基开挖成向上游倾斜的斜面(一般不这样做);3°当节理面倾向下游时,在坝踵下设齿墙,增加滑动体重量也增大抗力;4°设排水系统减小扬压力;5°加固地基(如进行固结灌浆提高强度参数);6°予应力锚固;图2.13提高抗滑稳定性的几种工程措施

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