坝基岩体稳定分析110219
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第10章 坝基岩体稳定分析110219
(倾角＜30º )
软弱结构面愈平缓,作用其上的下滑力愈大,抗滑力愈小 软 弱 结 滑移 横向切割面：坝踵附近与坝轴线近于平行的结构面 构 面 缓 组合 侧向切割面：平行河流方向的结构面 倾 上 游 方式 滑 动 面：缓倾上游的软弱结构面 滑移方式 —— 直接由河床滑出（滑移的临空面为河床）
下游
坝基τmax方向常与软弱面近于平行
此类滑动面常具有较高的抗剪强度
？
走向北西320°～330° 倾向北东 倾角15°～25° 本次随机调查共20条
？
北
·
·
·
· ·· · · 0
··
·
· · ·
10 30 50 （条数）
50
30
10
⑶ 边界条件的阻滑因素 考虑边界条件阻 滑 因 素的 目 的 ·经济合理地利用岩体自身的抗滑能力 ·节省工程投资 滑动面的起伏差 滑动面的连续性 夹泥层的尖灭 滑动面被其它断裂错断
层状的石英砂岩上，右岸有一破碎带宽1～2米，岩石强风化，而 塘坝为何会垮塌？ 塘坝拱坝右坝端就置于破碎带上。而且施工时清基开挖未将强风化
有关部门目前初步查明，地质破碎、连日暴雨、项目违规建设等综合因素导 岩体及破碎带全部清除。坝体砌石没有一定的块体要求，特别是拱 致了双龙电站附属蓄水塘坝发生垮塌。 7月21日双龙电站附属蓄水塘坝垮塌后，当地公安、检察、监察等部门迅 坝的坝体填心部分不适宜地使用了浆砌乱石。塘坝两端坝肩嵌入基 即开展了调查取证工作。经调查鉴定，初步认定这一于2003年动工修建、当年 岩深度不够，不能满足坝肩稳定要求。 投入使用的塘坝为双龙电站业主郑尚瑛擅自修建，项目无立项审批、无规划设计、 无开工许可、无竣工验收。
切割面
侧向切割面：走向⊥坝轴线(一般不考虑其抗滑作用) 横向切割面：走向∥坝轴线(常是拉裂面)
坝基岩体稳定性的工程地质分析
(1/16～1/20) Rb
(1/10～1/15) Rb
《岩石坝基工程地质》，适用于初期设计阶段或中、小型水利工程中
第二节 坝基（肩）岩体的抗滑稳定分析
坝基岩体抗滑稳定性指的是坝基岩体在筑坝后的各种工程荷 载作用下，抵抗发生剪切破坏的性能。 不同坝型对坝体和地基接触面或地基岩体中是否可能产生滑 动的要求是各不相同的。 坝基抗滑稳定问题是重力坝设计和重力坝工程地质勘查研究 的主要课题。 对于重力坝而言，很少有由于坝身受到剪切破坏的坝，但是 多数坝基岩体中总是存在着风化岩体。 软弱夹层、断层裂隙、地下水等不利地质条件，在不利条件 组合下造成坝基滑动，使大坝遭受破坏。
（2）经验类比法。根据已建成的工程经验数据、工程特征、 地质条件进行比较选取。
二、坝基岩体承载力
岩体级别 f0（MPபைடு நூலகம்）
基岩承载力基本值（f 0）
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
>7.0 7.0～4.0 4.0～2.0
Ⅳ
Ⅴ
2.0～0.5 <0.5
岩石容许承载力表（KPa）
风化程度
岩石 类别
全风化 强风化
中等风化 微风化
硬质岩石 软质岩石
往往发生在浅部岩体之内，造成浅层滑动。滑动面常参差不齐 。
坝基岩体软弱，或岩体虽坚硬但表面部风化破碎层没有挖除 干净。
从产生条件来看，这种浅层滑动可能有三种主要类型： 1）坝基岩体的岩性软弱，岩石本身的抗剪强度低于 坝体混凝土与基岩的接触面．故在库水推力作用下， 易于沿表层岩体的内部发生剪切破坏。
主要解决问题：
①坝基在承受荷载作用下不会发生滑动失稳； ②坝基各部位的应力及变形值要在学科范围之内，避免产生过大 的局部应力集中和严重的不均匀变形； ③坝基在渗流水的长期作用下，保持力学上和化学上的稳定，渗 漏量和渗流压力都应控制在允许范围之内。
(1/10～1/15) Rb
《岩石坝基工程地质》，适用于初期设计阶段或中、小型水利工程中
第二节 坝基（肩）岩体的抗滑稳定分析
坝基岩体抗滑稳定性指的是坝基岩体在筑坝后的各种工程荷 载作用下，抵抗发生剪切破坏的性能。 不同坝型对坝体和地基接触面或地基岩体中是否可能产生滑 动的要求是各不相同的。 坝基抗滑稳定问题是重力坝设计和重力坝工程地质勘查研究 的主要课题。 对于重力坝而言，很少有由于坝身受到剪切破坏的坝，但是 多数坝基岩体中总是存在着风化岩体。 软弱夹层、断层裂隙、地下水等不利地质条件，在不利条件 组合下造成坝基滑动，使大坝遭受破坏。
（2）经验类比法。根据已建成的工程经验数据、工程特征、 地质条件进行比较选取。
二、坝基岩体承载力
岩体级别 f0（MPபைடு நூலகம்）
基岩承载力基本值（f 0）
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
>7.0 7.0～4.0 4.0～2.0
Ⅳ
Ⅴ
2.0～0.5 <0.5
岩石容许承载力表（KPa）
风化程度
岩石 类别
全风化 强风化
中等风化 微风化
硬质岩石 软质岩石
往往发生在浅部岩体之内，造成浅层滑动。滑动面常参差不齐 。
坝基岩体软弱，或岩体虽坚硬但表面部风化破碎层没有挖除 干净。
从产生条件来看，这种浅层滑动可能有三种主要类型： 1）坝基岩体的岩性软弱，岩石本身的抗剪强度低于 坝体混凝土与基岩的接触面．故在库水推力作用下， 易于沿表层岩体的内部发生剪切破坏。
主要解决问题：
①坝基在承受荷载作用下不会发生滑动失稳； ②坝基各部位的应力及变形值要在学科范围之内，避免产生过大 的局部应力集中和严重的不均匀变形； ③坝基在渗流水的长期作用下，保持力学上和化学上的稳定，渗 漏量和渗流压力都应控制在允许范围之内。
坝基岩体稳定性的工程地质分析
坝基岩体稳定性的工程地质分析引言坝基岩体稳定性是水利工程设计中的一个重要问题。
良好的稳定性是确保坝体安全运行的关键。
本文将对坝基岩体稳定性进行工程地质分析，并探讨在设计和施工阶段中应考虑的关键因素。
工程地质背景在研究坝基岩体稳定性之前，需要了解地质背景。
地层的组成、结构、断裂带、岩性特征等都对坝基岩体稳定性有着重要影响。
此外，地质构造、岩层的变形特性等也是影响因素之一。
工程地质调查与评价在进行工程地质调查时，需要对坝基岩体进行详细的岩质分类、结构分析、褶皱、断裂带等特征的观测。
通过调查评价，可以确定地质构造影响的程度、岩层的稳定性情况，并为后续的设计提供依据。
地质力学参数分析地质力学参数的合理选取对坝基岩体稳定性分析至关重要。
通过实验室和现场测试确定岩石的力学特性参数，包括抗压强度、剪切强度、劈裂强度等。
坝基岩体的稳定性分析方法在进行坝基岩体稳定性分析时，可以采用不同的方法，如有限元分析、解析方法、数值模拟等。
同时，应综合考虑地质条件、坝体结构、荷载特性等因素，综合分析岩体的稳定性。
影响坝基岩体稳定性的因素•地质构造•强度参数•岩层倾角•断裂带•水文地质条件工程地质对坝基岩体稳定性的影响工程地质条件直接影响着坝基岩体的稳定性。
在选址、设计、施工过程中，都应考虑地质条件的影响，并采取相应的措施确保坝体的安全性。
坝基岩体稳定性分析案例分析通过实际案例的分析，可以更好地理解坝基岩体稳定性分析的过程和方法。
分析案例中的地质条件、设计参数、稳定性评价结果等，对工程实践具有指导意义。
结论坝基岩体稳定性的工程地质分析是水利工程设计中不可或缺的一环。
通过合理的调查评价、力学参数分析和稳定性分析方法，可以更好地保证坝基岩体的稳定性，确保工程的安全运行。
以上是对坝基岩体稳定性的工程地质分析的综述，通过深入研究地质条件、力学参数和分析方法，可以为工程设计提供科学依据，确保工程的稳定性和安全性。
坝基岩体稳定性
σ
6.2 坝基岩体稳定性
一、坝基岩体滑动破坏的类型
表层滑动、浅层滑动和深层滑动三种类型。
二、坝基岩体滑动的边界条件分析
滑动面
切割面
临空面
三、坝基抗滑稳定性分析
（一）原理
评价参数：安全系数K
K=抗滑力/滑动力
K>1 抗滑稳定性好
K<1 不稳定
K=1 临界状态
K= U=G+F （竖直方向的合力）
二）、f 、C 值的确定
1.对地基岩体取样试验（实验室试验/现场原位试验）
→试验值f （峰值）→进行一次修正得到试验值f0 →二次修正得到建议值fk →三次修正得到设计值。
2.试验值f 的确定
室内试验：直剪试验 三轴试验 现场原位试验:
3、试验值f0确定：
⑴ 软岩（干抗压强度小于30MPa ）取屈服极限做实验值=峰值×0.7(或0.8)
⑵硬质岩取比例极限做实验值=峰值×0.6 4、建议值fk 确定:
fk=Ψ(f) f0
Ψ(f)为与工程地质条件\ 岩体结构面特征\地下水动态有关的参数
地基处理
1、清基
土石坝清基至弱风化带中部。
高坝清至微风化带或弱风化带下部
2、坝基岩体加固 ∑∑+∙H CA f U c f +=ϕστtan c
固结灌浆
锚固
高倾角软弱破碎带的处理：混凝土塞、混凝土量、混凝土拱缓倾角软弱破碎带的处理：混凝土键。
地基岩体稳定性分析
微风化 ≥4000 1500～2000
岩石容许承载力值（kPa）
硬质岩（σc＞ 30MPa）
软质岩（σc＝5 ～30MPa） 极软岩（σc＜ 5MPa）
2~20
碎石状 1500～2000
节理间距（cm） 20~40
破碎程度 碎块状 2000～3000
>40
大块状 ＞4000
800～1200
1000～1500
第十章 地基岩体稳定性分析
§10.1 地基岩体中的应力分布特征 §10.2 地基岩体的承载力 §10.3 坝基岩体抗滑稳定性分析 §10.4 坝肩岩体抗滑稳定性分析
一、各向同性、均质、弹性地基岩体中的附加应力 • 1．垂直荷载情况
r
2 p cos r
0
r 0
• 2．水平荷载情况
r
2Q sin r
端面的阻力可以忽略 ③q1作用面上不存在剪力 ④对于每个破坏楔体可以
采用平均的体积力
• 将岩基分为楔体x和y
• x楔体:y楔体作用于x楔 体 的 水 平 正 应 力 σh 为 最大主应力；岩体的自 重应力σv为最小主应力。
• y楔体:σh 为最小主应 力；自重应力σv加q1为 最小主应力。
x楔体： h
• 承载力的取值为两种情况：对于微风化和强风化岩体， 承载力取极限荷载除以安全系数（安全系数一般取 3.0）；对于中等风化岩体，需要根据岩体裂隙发育情 况确定，并与比例极限荷载比较，取二者中的小值。
6、嵌岩桩的承载力
（1）采用静荷载试验确定嵌岩桩极限承载力 • 嵌岩桩静荷载试验的试桩数不得少于3根，当
• 地基承载力分为极限承载力和容许承载力两种， 前者是指地基不致丧失稳定时的最大承载能力， 后者是指地基有足够的安全度，其变形量亦控制 在容许范围内时的承载力。
坝基岩体稳定工程地质分析2
0+180.0
0+220.0
0+260.0
0+300.0
0+340.0
0+380.0
0+420.0
0+460.0
0+500.0
0+540.0
0+580.0
0+620.0
0+660.0
0+700.0
0+740.0
0+780.0
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
产生较大沉陷变形的岩性：
①
②
③
④
粘土页岩 泥岩 强风化岩石
松散沉积物，特别是淤泥，
按坝的内部结构分： 实体重力坝： 三峡、龙滩 宽缝重力坝： 新安江、丹江口 空腹重力坝： 湖南凤滩、枫树
坝的剖面详图
1-非溢流重力坝； 2-溢流重力坝 3-横缝； 4-导墙 5-闸门； 6-坝内排水管； 7-检修、排水廊道； 8-基础灌浆廊道； 9-防渗帷幕； 10-坝基排水孔
坝的平面布置
缺点： （1）坝体剖面尺寸大，材料用量多。 （2）坝体应力较低，材料强度不能充分发挥。 （3）坝体与地基接触面积大，相应坝底扬压力 大，对稳定不利。 （4）坝体体积大，由于施工期混凝土的水化热 和硬化收缩，将产生不利的温度应力和收缩 应力，因此，在浇铸混凝土时，需要有较严格的 温度控制措施。
坝体承受的主要应力： 库水静水推力； 地下水扬压力 风浪压力 泥沙压力
7.4 坝基岩体稳定的工程地质分析
一、坝基稳定分析的意义 水库及拦河坝的修建，不仅要考虑国民经 济的需要，同时要考虑自然条件是否许可。 工程实践表明，工程地质条件不仅影响坝 址、坝型的选择，而且关系到工程投资、 施工工期、工程效应和工程安全。
第8章 坝基岩体稳定性 工程地质
❖ 修建拱坝比较理想的河谷断面形状应是比较狭窄的、 两岸对称的“V”字形河谷，其次是“U”形和梯形。 河谷的宽高比值在1.5-2比较理想，最好不超过3.5。
第一节 坝基岩体的压缩变形与承载力
❖ 一、坝基岩体的压缩变形
❖ 导致坝基破坏的岩体失稳形式，主要是压缩变形和 滑动破坏。压缩变形对重力坝来说，主要是引起坝 基的沉陷，而拱坝则除坝基沉陷变形外，还有沿拱 端推力方向引起的近水平向的变形。导致发生不均 匀变形的地质因素主要有：
❖ 基础埋深对岩石地基极限承载力的影响 不容忽视，当基础埋深≥1.5m时，可根 据岩石质量的好坏由下式对设计值进行 深度修正。
❖
f=fk+η dγ0(d-1.5)
❖ 其中 d的取值，对于极软岩石为2.0， 软质岩为3.0，硬质岩为4.0。对于强风
化岩石，考虑它已接近散粒体，应按相
应散粒体进行承载力分析。
❖ 除上述三种形式外，有时也可能出现兼有两种或三种 的混合破坏形式。
坝基滑动类型示意图
坝基滑移形式示意图
三、坝基岩体滑动的边界条件分析
❖ 坝基岩体的深层滑动，其形成条件是较复杂的，除去 需要形成连续的滑动面以外，还必须有其他软弱面在 周围切割，才能形成最危险的滑动岩体。同时在下游 具有可以滑出的空间，才能形成滑动破坏。
（1）采用静载荷试验确定嵌岩桩极限承载力
❖ 嵌岩桩静载荷试验的试桩数不得少于3根， 当试桩的极限荷载实测值的极差不超过 平均值的30％时，可取其平均值作为单 桩极限承载力标准值。建筑物为一级建 筑物，或为柱下单桩基础，且试桩数为3 根时，应取最小值为单桩极限承载力。 当极差超过平均值的30％时，应查明误 差过大的原因，并应增加试桩数量。
❖ 拱坝的外荷载主要是通过拱的作用传递到坝端两岸， 所以拱坝的稳定性主要是依靠坝端两岸岩体维持，而 不像重力坝主要靠自重维持。一般地讲，拱的作用越 强，坝身体积也就越小。与重力坝比较，拱坝对两岸 岩体的要求较高，而对河床坝基岩体的要求相对来说 要低一些。两端拱座岩体应该坚硬、新鲜、完整，强 度高而均匀，透水性小，耐风化、无较大断层，特别 是顺河向断层、破碎带和软弱夹层等不利结构面和结 构体，拱座山体厚实稳定，不致因变形或滑动而使坝 体失稳。滑坡体、强风化岩体、断层破碎带、具软弱 夹层的易产生塑性变形和滑动的岩体均不宜作为两端 的拱座。
第一节 坝基岩体的压缩变形与承载力
❖ 一、坝基岩体的压缩变形
❖ 导致坝基破坏的岩体失稳形式，主要是压缩变形和 滑动破坏。压缩变形对重力坝来说，主要是引起坝 基的沉陷，而拱坝则除坝基沉陷变形外，还有沿拱 端推力方向引起的近水平向的变形。导致发生不均 匀变形的地质因素主要有：
❖ 基础埋深对岩石地基极限承载力的影响 不容忽视，当基础埋深≥1.5m时，可根 据岩石质量的好坏由下式对设计值进行 深度修正。
❖
f=fk+η dγ0(d-1.5)
❖ 其中 d的取值，对于极软岩石为2.0， 软质岩为3.0，硬质岩为4.0。对于强风
化岩石，考虑它已接近散粒体，应按相
应散粒体进行承载力分析。
❖ 除上述三种形式外，有时也可能出现兼有两种或三种 的混合破坏形式。
坝基滑动类型示意图
坝基滑移形式示意图
三、坝基岩体滑动的边界条件分析
❖ 坝基岩体的深层滑动，其形成条件是较复杂的，除去 需要形成连续的滑动面以外，还必须有其他软弱面在 周围切割，才能形成最危险的滑动岩体。同时在下游 具有可以滑出的空间，才能形成滑动破坏。
（1）采用静载荷试验确定嵌岩桩极限承载力
❖ 嵌岩桩静载荷试验的试桩数不得少于3根， 当试桩的极限荷载实测值的极差不超过 平均值的30％时，可取其平均值作为单 桩极限承载力标准值。建筑物为一级建 筑物，或为柱下单桩基础，且试桩数为3 根时，应取最小值为单桩极限承载力。 当极差超过平均值的30％时，应查明误 差过大的原因，并应增加试桩数量。
❖ 拱坝的外荷载主要是通过拱的作用传递到坝端两岸， 所以拱坝的稳定性主要是依靠坝端两岸岩体维持，而 不像重力坝主要靠自重维持。一般地讲，拱的作用越 强，坝身体积也就越小。与重力坝比较，拱坝对两岸 岩体的要求较高，而对河床坝基岩体的要求相对来说 要低一些。两端拱座岩体应该坚硬、新鲜、完整，强 度高而均匀，透水性小，耐风化、无较大断层，特别 是顺河向断层、破碎带和软弱夹层等不利结构面和结 构体，拱座山体厚实稳定，不致因变形或滑动而使坝 体失稳。滑坡体、强风化岩体、断层破碎带、具软弱 夹层的易产生塑性变形和滑动的岩体均不宜作为两端 的拱座。
水利水电工程地质5坝基岩体稳定性的工程地质分析PPT课件
第一节 概述 各种坝失事百分率统计
第二节 各种坝型对工程地质的要求
混凝土重力坝
混凝土坝示意图 （a）实体重力坝；（b）空腹重力坝⑴及宽缝重力坝⑵
坝体通常承受库水的静水推力（P）、地下水扬压力（U）、 风浪压力（PL）、泥砂压力（Pt）等，而前两者是主要的。
坝体受力示意图
要求：坝基岩体有足够的强 度和一定的刚度，且最好与 坝体刚度相近，否则易在坝 锺处产生过大拉应力或坝趾 处产生过大压应力。岩体完 整性好，透水性弱；坝址处 不宜存在缓倾角软弱结构面， 否则可能导致坝体沿结构面 滑移破坏以及产生渗漏并引
转至15
坝基滑移体形状示意图
⒈楔形体 ⒉锥形体 ⒊棱柱体 ⒋板状体
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二、坝基岩体滑动的边界条件分析 切割面：将岩体切割开来，构成不连续块体的结构面，
一般由陡倾角的结构面组成。
纵向切割面：走向与河流流向平行，与坝轴线垂直； 横向切割面：走向平行于坝轴线，与河流流向垂直。
临空面：滑移体与变形空间相临的面。 水平临空面：多为坝后河床地面。 陡立临空面：坝后的深潭、深槽、溶洞、冲刷坑等。 滑动岩体下方有可压缩的大破碎带、节理密集带、软弱岩 层，亦可起到临空面的作用。
电站概况：坝高68米，坝基地层为下泥盆统石英砾岩、中泥盆 统石英砂岩夹板岩和砂岩与板岩互层。岩层倾向上游偏右岸， 倾角25度~30度。板岩已泥化，厚5~15cm，在丙坝块坝踵处埋 深7~13m，在坝址附近出露于河床，f=0.24~0.30，c=0~30KPa， 未风化的板岩与板岩的f值为0.5，经计算不能满足要求。
⒈坝基岩性软硬不一，变形模 量相差悬殊。
⒉坝基或两岸岩体中有：大断 层破碎带、裂隙密集带、卸荷 裂隙带。当张裂隙发育且利息 面垂直压应力时最不利。
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滑动
软弱结构面愈平缓,作用其上的下滑力愈大,抗滑力愈小 软 弱 结 滑移 构 面 缓 组合 倾 上 游 方式 滑 动 面：缓倾上游的软弱结构面 (倾角＜30º) 滑移方式 —— 直接由河床滑出（滑移的临空面为河床）
下游
软弱结 构面缓 倾下游
最危险 坝基τmax方向常与软弱面近于平行 最常遇到
坝址附近的深潭、深漕或冲刷坑 临空面为 坝址附近较厚的软弱岩层或构造破碎带
侧向切割面 的阻滑因素
当
侧向切割面的倾角不是90º时 侧向切割面与滑动方向小角度斜交时
有较大 阻滑力
坝下
·滑动面近水平或倾向下游
游抗 存在条件 ·无陡立临空面
力体 抗力 抗滑力 — 抗力与体主的移重体力分沿割开bc的斜面（的假分定力为通过下游坝趾
组成 摩擦力,由
抗力体的重力沿 bc斜面的垂直分力 坝体合力 R 作用于 bc 面上的分力 产生
取自软 弱或破 碎岩体 内
坝基岩体较 坝基岩体较深部 深部位，主 位存在多组软弱 深层滑动 要沿软弱结 结构面 构面产生剪 切破坏
取自基 岩体中 的软弱 结构面
2. 坝基岩体滑动的边界条件分析 连续的滑动面（ABCD）
⑴ 构成滑动的“三面” 周边的切割软弱面（AED BFC AEFB） 滑出空间（下游）（临空面HGCD） 坝轴线 下游
计算参数 重要性：确保工程的安全、经济
(f f’ c’)
① 试验值（试验成果）
的 确 定 确定步骤 ② 建议值（考虑工程地质特点）
③ 采用值（据工程特点、重要性）
⑶ 地质因素对 f、c 值的影响
·实验成果不能完全模拟现场情况 考虑地质因素的原因 ·地质参数随时间会发生变化
① 滑动面的影响
平整度：起伏差越大，抗剪强度越大 粗糙度：越光滑，抗剪强度越小 连续性：连续性越好，抗剪强度越小
土石坝，何鹏摄于美国加州Piru Creek，2009年5月19日
上游坝壳
防渗心墙
下游坝壳
导致坝体破坏的变形失稳方式
沉陷变形 滑动变形（最主要的破坏形式）
不均匀沉陷 的地质因素
坝基或两岸岩性软硬不一，弹性模量相差悬殊
断层破碎带 坝基或两岸岩体中有较大的 裂隙密集带
全强风化带 有溶蚀洞穴或潜蚀掏空现象
1. 坝基岩体滑动破坏类型 类 型 产生部位 产 生 原 因
τ计算指标 c、φ值
① 基岩太完整坚
表层滑动
沿坝底与基
硬，其强度远超过 混凝土坝体强度
岩的接触面 ② 基岩面处理不当
或混凝土浇筑质量
不好
① 基岩体软弱
浅层滑动
浅层岩体内 ② 基岩体表部风化 的剪切破坏 破碎层没有挖除干
净
取自混 凝土与 基岩的 接触面
节理
滑动面
低于坝基底面与基岩接触面的抗剪强度 其抗剪强度
低于岩体中其它界面或部位的抗剪强度
可单一 其出现形式 可由两组或多组结构面组成
峨眉山龙门洞地质实习点，何鹏摄于2001年11月
⑵ 滑移破坏形式
坝基岩性软弱 岩层 产生滑动的原因 软弱夹层埋藏浅 产状 平缓 现象：在水平推力作用下,下游岩层容易向上弯曲形成浅层
(倾角 ＜30º)
河床面（当坝址附近有倾向上游的软弱面）
滑移方式 — 沿软弱面向水平或陡立临空面滑出
陡倾层 状岩层
一般不利于形成单一滑动面
陡倾岩层面
ห้องสมุดไป่ตู้
但存在着
层间法向裂隙 或
构成阶梯状，或近似 弧形的滑动面的可能
延续性差的缓倾裂隙
此类滑动面常具有较高的抗剪强度
？ ？
走向北西320°～330° 倾向北东 倾角15°～25° 本次随机调查共20条
侧向切割面：走向⊥坝轴线(一般不考虑其抗滑作用) 切割面
横向切割面：走向∥坝轴线(常是拉裂面)
指:滑移体与变形空间相邻的面
变形空间：滑移岩体可向之滑移而不受阻障或阻力很小的
临空面
自由空间
分为
水平临空面 ·深潭、深漕、溶洞、溢流冲刷坑 陡立临空面 ·可压缩的大破碎带、节理密集带、
软弱岩层
页岩夹层
泥化夹层 由平缓的软弱结构面构成 卸荷裂隙
3. 拱坝坝肩岩体滑动的边界条件分析
拱端推力 N
VA
O
H
N
E
作用方向：斜向岸里偏下游
平行于拱端切线方向的轴向推力 H 分解为 沿半径方向的切向力 V
美国加州 Monticello Dam
坝肩岩 体滑移 条件
VA
O
H
3N
1
4 E2
·分力方向以外的结构面成为其横向切割面
·在分力夹角范围内的侧向滑动面 软弱夹层
② 地下水循环渗流条件 主要表现在渗入的地下水对滑动面力学参数的降低上
③ 不均匀岩土坝基的影响
a. 面积加权法求平均的 f、c 值
f＝
A1f1＋A2f2＋···＋Anfn A1＋A2＋···＋An
b. 应力加权法求平均的f、c值
北
·
· ··
·· ·
·
·· ·· · ·
50
30
10 0 10
30
50 （条数）
⑶ 边界条件的阻滑因素
考虑边界条件阻 ·经济合理地利用岩体自身的抗滑能力 滑 因 素的 目 的 ·节省工程投资
滑动面的 阻滑因素
滑动面的起伏差 滑动面的连续性 夹泥层的尖灭 滑动面被其它断裂错断
一般不将其阻滑因素带入稳定计算，而用作安全储备
三峡水利枢纽工程
葛洲坝水利枢纽工程
胡佛大坝右坝肩（内华达州侧）
何鹏摄于2009年3月25日
Colorado River and Glen
Colorado River and Glen Canyon Dam at Page, AZ. View downstream. Rocks are part of the Glen Canyon group of Triassic and Jurassic age.
何鹏摄于美国北加州贝莉耶萨湖，2009年6月20日
4. 坝基岩体抗滑稳定计算及计算参数的选定
K′＝
阻滑力 ＝
滑动力
f′ (∑V－U)＋c′A
∑H
两个 公式 比较
·形式一致 ·参数不同
f 值是摩擦试验（抗剪试验）的结果 f′、c′是抗剪断试验的结果
·适用对象不同
混凝土与基岩的胶结面
⑵
K′的计算适用于 较完整的基岩
·岩体下部近水平或较平缓结构面 层面
·河谷边坡构成天然的临空面
断层裂隙面
构成 底滑面
各种地形地质条件对拱坝坝肩岩体稳定的影响
重庆云阳盖下坝水电工程 双曲拱坝右坝肩岩体
何鹏摄于2011年1月20日
美国北加州贝莉耶萨湖区地质贝图莉耶萨湖上神奇的大洞
Monticello 双曲拱坝， 何鹏摄于美 国北加州贝 莉耶萨湖， 2009年6月 20日 Monticello dam
软弱结构面愈平缓,作用其上的下滑力愈大,抗滑力愈小 软 弱 结 滑移 构 面 缓 组合 倾 上 游 方式 滑 动 面：缓倾上游的软弱结构面 (倾角＜30º) 滑移方式 —— 直接由河床滑出（滑移的临空面为河床）
下游
软弱结 构面缓 倾下游
最危险 坝基τmax方向常与软弱面近于平行 最常遇到
坝址附近的深潭、深漕或冲刷坑 临空面为 坝址附近较厚的软弱岩层或构造破碎带
侧向切割面 的阻滑因素
当
侧向切割面的倾角不是90º时 侧向切割面与滑动方向小角度斜交时
有较大 阻滑力
坝下
·滑动面近水平或倾向下游
游抗 存在条件 ·无陡立临空面
力体 抗力 抗滑力 — 抗力与体主的移重体力分沿割开bc的斜面（的假分定力为通过下游坝趾
组成 摩擦力,由
抗力体的重力沿 bc斜面的垂直分力 坝体合力 R 作用于 bc 面上的分力 产生
取自软 弱或破 碎岩体 内
坝基岩体较 坝基岩体较深部 深部位，主 位存在多组软弱 深层滑动 要沿软弱结 结构面 构面产生剪 切破坏
取自基 岩体中 的软弱 结构面
2. 坝基岩体滑动的边界条件分析 连续的滑动面（ABCD）
⑴ 构成滑动的“三面” 周边的切割软弱面（AED BFC AEFB） 滑出空间（下游）（临空面HGCD） 坝轴线 下游
计算参数 重要性：确保工程的安全、经济
(f f’ c’)
① 试验值（试验成果）
的 确 定 确定步骤 ② 建议值（考虑工程地质特点）
③ 采用值（据工程特点、重要性）
⑶ 地质因素对 f、c 值的影响
·实验成果不能完全模拟现场情况 考虑地质因素的原因 ·地质参数随时间会发生变化
① 滑动面的影响
平整度：起伏差越大，抗剪强度越大 粗糙度：越光滑，抗剪强度越小 连续性：连续性越好，抗剪强度越小
土石坝，何鹏摄于美国加州Piru Creek，2009年5月19日
上游坝壳
防渗心墙
下游坝壳
导致坝体破坏的变形失稳方式
沉陷变形 滑动变形（最主要的破坏形式）
不均匀沉陷 的地质因素
坝基或两岸岩性软硬不一，弹性模量相差悬殊
断层破碎带 坝基或两岸岩体中有较大的 裂隙密集带
全强风化带 有溶蚀洞穴或潜蚀掏空现象
1. 坝基岩体滑动破坏类型 类 型 产生部位 产 生 原 因
τ计算指标 c、φ值
① 基岩太完整坚
表层滑动
沿坝底与基
硬，其强度远超过 混凝土坝体强度
岩的接触面 ② 基岩面处理不当
或混凝土浇筑质量
不好
① 基岩体软弱
浅层滑动
浅层岩体内 ② 基岩体表部风化 的剪切破坏 破碎层没有挖除干
净
取自混 凝土与 基岩的 接触面
节理
滑动面
低于坝基底面与基岩接触面的抗剪强度 其抗剪强度
低于岩体中其它界面或部位的抗剪强度
可单一 其出现形式 可由两组或多组结构面组成
峨眉山龙门洞地质实习点，何鹏摄于2001年11月
⑵ 滑移破坏形式
坝基岩性软弱 岩层 产生滑动的原因 软弱夹层埋藏浅 产状 平缓 现象：在水平推力作用下,下游岩层容易向上弯曲形成浅层
(倾角 ＜30º)
河床面（当坝址附近有倾向上游的软弱面）
滑移方式 — 沿软弱面向水平或陡立临空面滑出
陡倾层 状岩层
一般不利于形成单一滑动面
陡倾岩层面
ห้องสมุดไป่ตู้
但存在着
层间法向裂隙 或
构成阶梯状，或近似 弧形的滑动面的可能
延续性差的缓倾裂隙
此类滑动面常具有较高的抗剪强度
？ ？
走向北西320°～330° 倾向北东 倾角15°～25° 本次随机调查共20条
侧向切割面：走向⊥坝轴线(一般不考虑其抗滑作用) 切割面
横向切割面：走向∥坝轴线(常是拉裂面)
指:滑移体与变形空间相邻的面
变形空间：滑移岩体可向之滑移而不受阻障或阻力很小的
临空面
自由空间
分为
水平临空面 ·深潭、深漕、溶洞、溢流冲刷坑 陡立临空面 ·可压缩的大破碎带、节理密集带、
软弱岩层
页岩夹层
泥化夹层 由平缓的软弱结构面构成 卸荷裂隙
3. 拱坝坝肩岩体滑动的边界条件分析
拱端推力 N
VA
O
H
N
E
作用方向：斜向岸里偏下游
平行于拱端切线方向的轴向推力 H 分解为 沿半径方向的切向力 V
美国加州 Monticello Dam
坝肩岩 体滑移 条件
VA
O
H
3N
1
4 E2
·分力方向以外的结构面成为其横向切割面
·在分力夹角范围内的侧向滑动面 软弱夹层
② 地下水循环渗流条件 主要表现在渗入的地下水对滑动面力学参数的降低上
③ 不均匀岩土坝基的影响
a. 面积加权法求平均的 f、c 值
f＝
A1f1＋A2f2＋···＋Anfn A1＋A2＋···＋An
b. 应力加权法求平均的f、c值
北
·
· ··
·· ·
·
·· ·· · ·
50
30
10 0 10
30
50 （条数）
⑶ 边界条件的阻滑因素
考虑边界条件阻 ·经济合理地利用岩体自身的抗滑能力 滑 因 素的 目 的 ·节省工程投资
滑动面的 阻滑因素
滑动面的起伏差 滑动面的连续性 夹泥层的尖灭 滑动面被其它断裂错断
一般不将其阻滑因素带入稳定计算，而用作安全储备
三峡水利枢纽工程
葛洲坝水利枢纽工程
胡佛大坝右坝肩（内华达州侧）
何鹏摄于2009年3月25日
Colorado River and Glen
Colorado River and Glen Canyon Dam at Page, AZ. View downstream. Rocks are part of the Glen Canyon group of Triassic and Jurassic age.
何鹏摄于美国北加州贝莉耶萨湖，2009年6月20日
4. 坝基岩体抗滑稳定计算及计算参数的选定
K′＝
阻滑力 ＝
滑动力
f′ (∑V－U)＋c′A
∑H
两个 公式 比较
·形式一致 ·参数不同
f 值是摩擦试验（抗剪试验）的结果 f′、c′是抗剪断试验的结果
·适用对象不同
混凝土与基岩的胶结面
⑵
K′的计算适用于 较完整的基岩
·岩体下部近水平或较平缓结构面 层面
·河谷边坡构成天然的临空面
断层裂隙面
构成 底滑面
各种地形地质条件对拱坝坝肩岩体稳定的影响
重庆云阳盖下坝水电工程 双曲拱坝右坝肩岩体
何鹏摄于2011年1月20日
美国北加州贝莉耶萨湖区地质贝图莉耶萨湖上神奇的大洞
Monticello 双曲拱坝， 何鹏摄于美 国北加州贝 莉耶萨湖， 2009年6月 20日 Monticello dam