重力坝的抗滑稳定分析
重力坝抗滑稳定措施浅析
重力坝抗滑稳定措施浅析摘要：通过对重力坝抗滑稳定的分析，采取有效措施提高其抗滑稳定性，确保大坝安全运行。
关键词：水利枢纽；重力坝；抗滑稳定；措施前言重力坝是用混凝土或石料等材料修筑，主要依靠坝体自重保持稳定的坝，它历史悠久、优点较多，目前仍被广泛采用。
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，分别确定切实有效的提高抗滑稳定措施。
下面就重力坝存在的几种可能滑动情况分别进行稳定分析，根据分析结果落实相应的抗滑稳定措施。
一、沿坝基面的抗滑稳定问题1、沿坝基面的抗滑稳定分析（以一个坝段或取单宽作为计算单元）1.1利用抗剪强度公式，将坝体与基岩间看成是一个接触面，而不是胶结面。
当接触面呈水平面时，其抗滑稳定安全系数Ks =①式中ΣW为接触面以上的总铅直力；ΣP为接触面以上的总水平力；U为作用在接触面上的扬压力；f为接触面间的摩擦系数。
当接触面倾向上游时Ks=②式中β为接触面与水平面间的夹角。
由式②可以看出，当接触面倾向上游时，对坝体抗滑有利；当接触面倾向下游时，β为负值，使抗滑力减小，滑动力增大，对坝体稳定不利。
1.2利用抗剪公式时，认为坝体混凝土与基岩接触良好，直接采用接触面上的抗剪断参数和计算抗滑稳定安全系数。
s =③式中A为接触面面积；为抗剪断摩擦系数；为抗剪断凝聚力。
2、增加抗滑稳定性的工程措施从稳定性分析计算公式看出，要增大K值可采取多种措施，如增加坝体的铅直力ΣW，减小扬压力U，提高滑动面的抗剪强度指标f值。
对具有软弱夹层的地基应设法增加尾岩抗体被动抗力。
如依靠减小水平推力ΣP来增加坝体稳定性难度很大。
因此，可以采用以下工程措施提高抗滑稳定性。
一是加大坝体剖面。
在上游面或下游面加大剖面以增加坝体自重，在上游面加大剖面可增加坝体自重及垂直水重，提高ΣW值，从而增加坝的抗滑稳定性；二是采用有利的开挖轮廓线，开挖坝基时，利用岩面的自然坡度，使坝基面倾向上游；三是在坝基面设置排水系统，加强坝基排水，减小扬压力，增大K值；四是提高软弱夹层的抗剪强度指标。
重力坝-抗滑稳定分析
§3.3.1
重力坝抗滑稳定分析概述
任务—着重介绍抗滑稳定分析方法。 任务—着重介绍抗滑稳定分析方法。 目的— 目的—核算坝体沿坝基面或沿地基深层较弱结构面抗滑 稳定的安全度。 稳定的安全度。 分析方法— 分析方法— 刚体极限平衡法( method)； 刚体极限平衡法(rigid limit equilibrium method)； 有限单元法( method)； 有限单元法(finite element method)； 地质力学模型试验法 模型试验法( method)。 地质力学模型试验法(model testing method)。 问题分类— 问题分类— 平面问题——各坝段独立受力。 ——各坝段独立受力 平面问题——各坝段独立受力。 空间问题—— ——坝基内断层多条相互切割交错构 空间问题——坝基内断层多条相互切割交错构 成空间滑动体或地形陡峻的岸坡段。 成空间滑动体或地形陡峻的岸坡段。
§3.3.1
重力坝抗滑稳定分析概述
地质力学模型试验法： 地质力学模型试验法：
能较好地模拟基岩的结构、强度和变形特性， 能较好地模拟基岩的结构、强度和变形特性， 以及自重、静水压力等荷载， 以及自重、静水压力等荷载，能形象地显示滑移破坏 的过程。模拟内容不够全面和完善， 的过程。模拟内容不够全面和完善，不能完全依靠试 验定量解决问题。 验定量解决问题。 优点： 优点：能直观的模拟坝体与地基稳定体系中的主要影响 因素及变形与破坏全过程； 因素及变形与破坏全过程； 缺点：模拟内容有限，往往需要依据经验作适当简化， 缺点：模拟内容有限，往往需要依据经验作适当简化， 模型一旦建立，不易修改、费用高、周期长， 模型一旦建立，不易修改、费用高、周期长，试验结 果受到测试技术与若干不确定性因素的影响等。 果受到测试技术与若干不确定性因素的影响等。
重力坝-抗滑稳定分析
§3.3.1
重力坝抗滑稳定分析概述
刚体极限平衡法： 刚体极限平衡法： 将断裂面（指坝体、岩体或大坝与岩 将断裂面（指坝体、岩体或大坝与岩体组成的滑 裂体等）看成刚体， 裂体等）看成刚体，不考虑滑裂体本身和滑裂体之间 变形的影响，也不考虑滑裂面上应力分布情况， 变形的影响，也不考虑滑裂面上应力分布情况，仅考 虑滑裂面上的合力（正压力、剪应力），而忽略力矩 虑滑裂面上的合力（正压力、剪应力），而忽略力矩 的作用效应。 的作用效应。 优点：概念清楚，计算简便， 优点：概念清楚，计算简便，任何规模的工程均 可采用； 可采用； 缺点：是不能考虑岩体受力后所产生变形的影响， 缺点：是不能考虑岩体受力后所产生变形的影响， 极限状态与允许的工作状态也有较大的出入。 极限状态与允许的工作状态也有较大的出入。
§3.3.2 坝基破坏机理
随着库水位的上升， ③随着库水位的上升，首先在大坝上游坝踵 的地基表层出现微裂隙扩张区， 的地基表层出现微裂隙扩张区，然后出现坝 踵裂缝及其尖端的微裂松弛区， 踵裂缝及其尖端的微裂松弛区，并向地基深 部发展；当基岩较软弱，力学强度较低时， 部发展；当基岩较软弱，力学强度较低时， 则滞后一些或同时在坝趾基岩中出现剪切屈 并逐渐向上游发展， 服，并逐渐向上游发展，在外因及内因作用 贯穿坝下整个浅层基岩， 下，贯穿坝下整个浅层基岩，导致大坝整体 失稳。 失稳。
§3.3.2 坝基破坏机理
均质坝基上混凝土重力坝沿坝基面滑动失稳机理： 均质坝基上混凝土重力坝沿坝基面滑动失稳机理：
重力坝岩基的破坏首先开始于坝踵附近产 生的拉裂缝和微裂隙扩张松弛， 生的拉裂缝和微裂隙扩张松弛，而后坝趾区 出现剪切屈服区且逐渐向上游发展， 出现剪切屈服区且逐渐向上游发展，最后在 坝下浅层岩基中上下游贯通，形成滑动通道， 坝下浅层岩基中上下游贯通，形成滑动通道， 导致大坝的整体失稳破坏。 导致大坝的整体失稳破坏。 分析时，以一个坝段或取单宽计算，计算 分析时，以一个坝段或取单宽计算， 公式有抗剪强度公式 抗剪断公式。 抗剪强度公式和 公式有抗剪强度公式和抗剪断公式。
重力坝深层抗滑稳定计算分析
重力坝深层抗滑稳定计算分析建设工程学部水1101班金建新201151073【摘要】重力坝依靠自身重量来维持稳定,所以,安全就是重力坝设计的最基本最重要的要求。
一般情况下,坝体基岩很少是完整的岩体,常常存在复杂的节理、裂隙或断层等地质结构,并形成不可预知的滑动通道。
由于坝基的地质缺陷很难被发现,或者被清楚的了解,所以往往导致严重的工程事故。
因此,重力坝深层抗滑稳定性的研究在工程上具有普遍性和紧迫性。
对坝基岩体存在断层、节理、裂隙、软弱夹层等地质缺陷的重力坝工程进行稳定性分析与评价并提出合理的处埋措施对大坝工程实践具有十分重要的技术经济意义。
目前,重力坝稳定分析的方法很多,而在实际工程中,通常采用的方法是有限元法与刚体极限平衡法的结合,这样的优点在于：既可以避免难引入刚体极限平衡法的影响因素的缺陷,又可以规范安全系数的定义,方便设计人员进行使用。
本文作者通过理论分析和算例计算的比较,认为邵龙潭教授创立并发展的有限元极限平衡方法是优胜于刚体极限平衡法和有限元强度折减法的优秀方法。
有限元极限平衡方法理论严密,计算验证充分可靠,集合了刚体极限平衡法和有限元强度折减法各自的优点,又有效克服了两种方法的不可回避的缺点。
本文将有限元极限平衡法应用到重力坝深层抗滑稳定分析的问题中,显示出了与传统刚体极限平衡方法及有限元强度折减法计算分析结果一致的适用性,同时能够搜索出与实际情况相符的最危险滑裂面,并减少了稳定计算的工作量。
通过分析和讨论重力坝在分层施工、运行期蓄水及渗流等工况下的稳定性,得到了与实际工程中相一致的结果和结论,进一步验证了有限元极限平衡法在重力坝稳定性分析问题中的实用性。
所以,有限元极限平衡是有很大发展前景的稳定分析的理论和方法。
前言随着水利资源的不断开发, 地质良好的坝址越来越少, 当坝基岩体内存在缓倾角的软弱夹层时, 坝体便有可能带动部分基岩沿软弱夹层滑动, 对大坝的抗滑稳定十分不利, 因此必须核算坝体带动基岩沿软弱面失稳的可能性, 研究坝体的深层抗滑问题[ 1] 。
重力坝抗滑稳定的措施
重力坝抗滑稳定的措施1. 引言重力坝是一种常见的水利工程结构，用于蓄水和控制洪水。
然而，重力坝在面临沉积物侵蚀和地震等自然力的作用下，容易发生滑动和破坏。
为了确保重力坝的安全和稳定运行，需要采取一系列的抗滑稳定措施。
本文将介绍一些常见的重力坝抗滑稳定的措施，包括增加重力坝的自重，采用防滑桩，设置坝脚抗滑槽等。
2. 增加重力坝的自重重力坝的稳定性主要依靠自身的重量来抵御外部力的作用。
因此，增加重力坝的自重是一种有效的抗滑稳定措施。
常见的增加重力坝自重的方法包括增加坝体的厚度和采用高密度的材料。
这样可以增加坝体的摩擦力，提高坝体与地基之间的抗滑稳定性。
3. 防滑桩的使用防滑桩是一种常见的应用于重力坝的抗滑稳定措施。
防滑桩通过嵌入到地基中形成防滑抵抗，提高重力坝的整体稳定性。
在设计防滑桩时，需要考虑桩的深度、直径和间距等参数。
合理设计的防滑桩能够提供足够的抗滑稳定力，防止重力坝的滑动和破坏。
4. 坝脚抗滑槽的设置坝脚抗滑槽是一种常见的重力坝抗滑稳定措施，通常位于坝体底部的外围，用于增加重力坝与基岩之间的搭接面积，提高抗滑稳定性。
坝脚抗滑槽采用防滑槽的形式，通过增加重力坝的自重和摩擦力，提高重力坝的整体稳定性。
在设计坝脚抗滑槽时，需要考虑槽的宽度、深度和锚杆的使用等因素。
5. 地基加固地基加固是一项重要的重力坝抗滑稳定措施。
地基加固可以通过注浆、灌浆、岩石锚固等方式实现。
注浆和灌浆是常见的地基加固方法，通过将浆液注入地基中，增加地基的强度和稳定性。
岩石锚固则是将锚杆固定在地基中，提供额外的抗滑稳定力。
选择适当的地基加固方法可以提高重力坝的整体稳定性。
6. 定期检测和维护重力坝的抗滑稳定措施需要定期检测和维护，确保其有效性和可靠性。
定期检测和维护可以发现和修复潜在的问题，防止重力坝滑动和破坏的发生。
常见的检测方法包括测量重力坝变形、监测地下水位和地震活动等。
根据检测结果，及时采取维护措施，以保证重力坝的安全性和稳定性。
重力坝抗滑稳定性不够的原因分析-获奖版PPT课件
重力坝抗滑稳定性不够的原因分析
2015.04
重力坝抗滑稳定性不够的原因分析Fra bibliotek重力坝是用混凝土或浆砌石修筑的大体积挡水建筑 物，它的主要特点是依靠自重来维持坝身的稳定。
重力坝必须保证在各种外力组合的作用下，有足够 的抗滑稳定性，抗滑稳定性不足是重力坝最危险的病害 情况。当发现坝体存在抗滑稳定性不足，或已产生初步 滑动迹象时，必须详细查找和分析坝体抗滑稳定性不足 的原因，提出妥善措施，及时处理。
重力坝抗滑稳定性不够的原因分析
重力坝承受强大的上游水压力和泥沙压力等水平 荷载，如果某一截面的抗剪能力不足以抵抗该截面以 上坝体承受的水平荷载时，便可能产生沿此截面的滑 动。由于一般情况下坝体与地基接触面的结合较差， 因此，滑动往往是沿坝体与地基的接触面发生的。所 以，重力坝的抗滑稳定分析，主要是核算坝底面的抗 滑稳定性。坝底面的抗滑稳定性与坝体的受力有关， 重力坝所受的主要外力有：垂直向下的坝体自重；垂 直向上的坝基扬压力；水平推力和坝体沿地基接触面 的摩擦力等。
图1 重力坝所受外力示意图 ∑P—水平推力；u—扬压力；
∑G—自重；F—抗滑力
重力坝抗滑稳定问题分析
【 关键词 ｌ 重力坝 深层抗滑稳定 安 全度
１ 重 力坝深层抗滑稳定的特点
当坝基 内存在 可能导致 沿基 础岩体 内部滑 动
坝基 内有软 弱结构 面 时 ， 因其 抗 剪 （ ） 度 断 强 比基岩低 ， 就构 成 了 大坝 沿 该 软 弱结 构 面滑 动 的
的不利软弱结构面时， 就需研究大坝的深层抗滑 稳定问题。根据软弱结构面空间展布性状不同 ， 重力坝深层滑动 可分为多种类型， 中两种最常 其
安全 。
１２ 坝体 连 同坝基部分 岩体 同时滑动 ． 重力 坝通 常是 沿建 基 面 滑 动 ， 即滑 动发 生 在
两种介质的分界面上 ， 滑动体是人工均质弹性体。
有 深层抗 滑稳 定 问题 的 坝 ， 是 坝体 连 同坝基 部 则
露
（ ） 斜 滑 动 ａ单 （） ｂ 双斜 滑 动
分岩体同时沿坝基内软弱结构面滑动 ， 滑动体 由
混 凝 土和岩 体 两种 材 料 组成 。其 中 ， 岩体 是地 质
体， 通常被许 多结构面切割 ， 属不连续各向异性 体。由于岩体的一些缺陷难 以完全查清， 其物理 力学性质的量化也很困难 ， 因此 由这两种材料组
成 的滑 动体 的应 力应 变状态 十分 复杂 。 １３ 对 下游 尾岩抗 力体 的依赖 性 ．
见 的类 型为 单斜剪 切 滑动破坏 与双斜 剪切 滑动破
坏（ 图 １ 。 见 ）
特定通道 。由于软弱结构面通常是多层或多条组 合， 因此滑裂通道具有多元性 。地质勘察必须查
明软 弱结 构 面 的空 间展 布情 况 、 状 、 因 、 性 成 充填 物 的矿物成 分 、 物理 力学性 质 等 ， 而寻 找最危 险 从 的滑 裂组合 通道 ， 取 卡应 的工程措 施 ， 工程 采 Ｈ 确保
autobank计算重力坝抗滑稳定计算
autobank计算重力坝抗滑稳定计算【原创实用版】目录1.重力坝抗滑稳定分析的背景和意义2.重力坝抗滑稳定分析的方法3.抗滑稳定计算公式4.提高重力坝抗滑稳定性的措施5.结论正文一、重力坝抗滑稳定分析的背景和意义随着水利工程的广泛应用，重力坝作为一种常见的大坝类型，其抗滑稳定性分析变得越来越重要。
重力坝的抗滑稳定是指在各种荷载作用下，坝体能够保持稳定，不发生滑动现象。
对于重力坝来说，抗滑稳定性是其设计和施工中最为关键的问题之一。
因此，研究重力坝抗滑稳定分析的方法和计算公式具有重要的现实意义和应用价值。
二、重力坝抗滑稳定分析的方法重力坝抗滑稳定分析的方法主要包括以下几种：1.定性分析法：通过对边坡的尺寸、坡形、地质结构、所处的地质环境、形成的地质历史、变形破坏形迹等方面的研究，判断边坡的稳定性。
2.极限平衡分析法：把可能滑动的岩、土体假定为刚体，通过分析可能滑动面，并把滑动面上的应力简化为均匀分布，进而计算抗滑稳定性。
3.抗剪断公式计算：当整个可能滑动面基本上都由软弱结构面构成时，采用抗剪断公式计算。
4.抗剪强度公式计算：可能滑动面仅一部分通过软弱结构面，其余部分切穿岩体或混凝土，有条件提供一定抗滑力的抗力体时，应采用抗剪强度公式计算。
三、抗滑稳定计算公式重力坝抗滑稳定计算公式主要包括以下两种：1.抗剪断公式：Fs = 0.8γH^2tan^2(α/2)其中，Fs 为抗剪断强度，γ为滑动面上的土体重度，H 为滑动面的深度，α为滑动面的倾角。
2.抗剪强度公式：Fs = 0.4γH^2tan^2(α/2) + 0.6σcH^2其中，Fs 为抗剪强度，γ为滑动面上的土体重度，H 为滑动面的深度，α为滑动面的倾角，σc 为混凝土的抗压强度。
四、提高重力坝抗滑稳定性的措施为了提高重力坝的抗滑稳定性，可以采取以下措施：1.选用优质的坝基岩石，要求微风化、新鲜，产状以倾向上游为佳。
2.对坝基进行处理，如固结灌浆，以提高承载力和应变能力。
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坝趾处的压应力在计入扬压力时，σ=（∑W/B- 6∑M/B2） （1+m2) ∑W=23790+1200-5376.25=19793.75KN ∑M=960 ×17.58+6000 ×13.75+17010 ×0.75+800 ×18.75+400 ×18.92+125 ×1.67-8000 ×13.33-2025 ×0735 ×16.75-1758.75 ×2.75-857.5 ×17.92=4243.16KN.m σ=(19793.75/40.5+6 ×4243.16/40.52 )×1+0.72)=751.33<5000ka 地基承载力满足要求；对混凝土C10抗压强度标准值为 10MPa=10000kpa.
解：（1）设计水位情况（基本组合）抗滑稳定安全系数计 算： 自重：W1=24×8×85+24×75×0.7×75÷2=63570(KN) 坝底的长度：ab=8+75×0.7=60.5(m) 扬压力：U=10×10×60.5+10(6510)×60.5÷2=22687.5(KN) 上游水压力：P1=10×65×65÷2=21125(KN) 下游水压力：P2=10×10×10÷2=500(KN) 下游水重：W2=10×10×0.7×10÷2=350(KN) 公式：Ｋs=f.(∑W-U)/∑P Ｋs=0.62×(63570+350-22687.5)/(21125-500)=1.24
例2
已知混凝土的强度等级为C10，基岩的允许 压应力为5000ka,某重力坝剖面如图所示，上游正 常高水位为50m，相应下游水位为15m，坝顶高程 为60m，上游坝坡为1:0.2，下游坝坡为1:0.7，坝 顶宽度为5m，在距上游坝面7m处设有排水孔幕， 混凝土的容重γc=24KN/m3,水的容重γw=10KN/m3， 渗透压力强度折减系数a=0.31(浪压力忽略不计）
3、岸坡坝段的抗滑稳定分析
（1）抗剪强度公式 K3=f(N-U)/S （2）抗剪断公式 K’3=[f’(N-U)+c’A]/S
其中 S=√(T2+P2)
重力坝的应力分析
材料力学法分析
1、基本假定 2、边缘应力的计算 （1）水平截面上的正应力 σyu= ∑W/B+6 ∑M/B2 σyd= ∑W/B- 6∑M/B2 （2）剪应力 τu=（pu- σyu) n
时，宜用抗剪强度公式计算，Ks值用1.05~1.3； ②可能滑动面仅一部分通过软弱结构面，其余部
分切穿岩体或混凝土，有条件提供一定抗滑力的抗
力体时，应采用抗剪断公式核算， Ks’>2.3~3.0。
（2）双斜面深层抗滑稳定计算 ①剩余推力法 ②被动抗力法 ③等安全系数法
水工建筑物习题课
重力坝的抗滑稳定分析
1、沿坝基面的抗滑稳定分析
单一安全系数法、极限状态分析法 （1）抗剪强度公式 Ks=f(∑W-U)/ ∑P （2）抗剪断公式 Ks’=[f’(∑W-U)+c’A]/ ∑P
2、刚体极限平衡法
（1）单斜面深层抗滑稳定计算
①当整个可能滑动面基本上都由软弱结构面构成
主应力：σ1u=（1+n2) σyu-(pu-puu) n2
σ2u= pu-puu σ1d=(1+ m2) σyd-(pu-pud) m2 σ2d= pd-pud
例1
某重力坝如下图所示，属一级建筑物，基本 组合[Ks]=1.10，特殊组合[Ks]=1.05，材料容重为 24KN/m3，水的容重为10KN/m3，摩擦系数为 f=0.62，试分析该坝的抗滑稳定性。（注：图中高 程及尺寸单位均为米）
Hale Waihona Puke
（4）扬压力：U1=γH2T ×1=10 ×5 ×40.5=2025KN 距O点0m U2=γaH ×7=10 ×0.3 ×35 × 7=735KN 距O点:20.25-3.5=16.75m U3=1/2γaH ×(40.5-7) × 1=1/2 ×10 × 0.3 ×35 × 33.5 × 1=1758.75KN 距O点:20.25-7-1/3 ×(55-10) ×0.7 =2.75m U4=1/2(γH –γaH)× 7×1=1/2 ×10 ×35 × 0 .7 ×7=1758.75KN 距O点:20.25-7-1/3 ×7=17.92m U=U1+U2+U3+U4=5376.25KN
解：建基面顺水流方向总长度：T=（30-10）×0.2+5+ （55-10） ×0.7=40.5m 排水孔距坝底中心O点的距离：40.5/2-7=13.25m （1）自重 分为三块：W1=γc ×4 ×（30-10）=960KN 距O点：20.25-2/3 ×4=17.58m W2=γc ×5 ×(60-10)=6000KN
距O点：20.25-4-2.5=13.75m
W3=γc ×1/2 ×（55-10） × 0.7 ×（55-10） =17010KN 距O点：20.25-4-5-1/3 ×（55-10） ×0.7=0.75m
（2）水重：W4=γw ×4 ×（50-10）=800KN 距O点：20.25-2=18.75m W5=γw ×1/2 ×（30-10）×0.2 × （30-10） =400KN 距O点：20.25-1/3 × 4=18.92m （3）水平水压力： 上游：P=1/2γw ×(50-10)2=8000KN 距O点高：1/3×(50-10)=13.33m 下游： P=1/2γw ×(15-10)2=125KN 距O点高：1/3×(15-10)=1.67m
τd= （σyd-pd）m
（3）水平正应力 σxu=pu- τu* n σxd=pd+ τd *m （4）正应力 σ1u=（1+tan2υu) σyu-pu tan2υu σ1d=(1+m2) σyd-pd m2
3、考虑扬压力时的应力计算
（1）求解边缘应力 上游：τu=（pu-puu-σyu)n σxu=(pu-puu)-(pu-puu-σyu)n2 下游： τd=（ σyd+pud-pd)m σxd= (pd-pud)+(σyd+pud-pd) m2
（2）校核洪水位情况（特殊组合）抗滑稳定安全系数计算： 扬压力：U=10×25×60.5+10(7025)×60.5÷2=28737.5(KN) 上游水压力：P1=10×70×70÷2=24500(KN) 下游水压力：P2=10×25×25÷2=3125(KN) 下游水重：W2=10×25×0.7×25÷2=2187.5(KN) 公式：Ｋs=f.(∑W-U)/∑P Ｋs=0.62×(63570+2187.5-28737.5)/(24500-3125)=1.07 ∵基本组合抗滑稳定安全系数：Ｋs=1.24＞[Ｋs]＝１.1０ 特殊组合抗滑稳定安全系数：Ｋs=1.07＞[Ｋs]＝１.05 均符合规范要求 ∴ 该坝的抗滑稳定是安全的。