重力坝的坝基稳定性分析
扬压力对混凝土重力坝稳定性影响及改进措施
扬压力对混凝土重力坝稳定性影响及改进措施扬压力是指水流或土体对坝体底部产生的上升压力，对混凝土重力坝的稳定性有很大的影响。
在设计和建设混凝土重力坝时，需要考虑到扬压力的存在，并采取相应的改进措施来提高坝体的稳定性。
首先，扬压力对混凝土重力坝的稳定性的影响主要表现在两个方面：一是对坝体底部的抗滑稳定性影响；二是对坝体的抗浮稳定性影响。
对于坝体底部的抗滑稳定性，扬压力的存在会增加坝底的水平推力，降低坝体的有效重力，从而降低了抗滑稳定性。
为了提高坝体的稳定性，可以采取以下改进措施：1.增加坝体基础的稳定性：在设计和建设过程中，可以通过改进基础的形式和尺寸来增加坝体基础的稳定性。
例如，在坝基上设置扩散带、增加坝基宽度、采用防滑槽等。
2.提高坝体的摩擦稳定性：在坝底与坝基之间增加摩擦力，可以提高坝体的抗滑稳定性。
可以采用土体填充、挖方等方法，在坝底和坝基之间形成一层高摩擦性的材料。
对于坝体的抗浮稳定性，扬压力的存在会对坝体的自重产生影响，降低了坝体的抗倾覆能力。
为了提高坝体的稳定性，可以采取以下改进措施：1.增加坝体自重：通过增加混凝土的密度，增加坝体的自重。
可以采取增加坝块体积或改变混凝土配合比等方法。
2.优化坝体的结构形式：在设计和建设过程中，可以通过优化坝体的结构形式来提高其抗浮稳定性。
例如，在坝体内设置重力块、加设支撑墙或加固坝底等。
此外，还可以通过以下方式来减小扬压力对混凝土重力坝的影响：1.增加开敞坝底的渗流路径：通过增加开敞坝底的渗流路径，使得扬压力在渗流过程中逐渐消散，降低其对坝体稳定性的影响。
2.减小上游水位变化范围：扬压力与上游水位的变化密切相关，当上游水位的变化范围较大时，扬压力对坝体的影响也会增大。
因此，可以采取措施来降低上游水位的变化范围，例如通过建设拦河坝等。
综上所述，扬压力对混凝土重力坝的稳定性有着重要的影响，而改进措施主要可以从提高坝体的抗滑稳定性和抗浮稳定性两个方面入手。
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。
重力坝失稳的原因分析及防治措施
．．．p．．．．．．．．X·
、
图2职割滑动面
解决 问题的关 键在于确 定AB和BC布的反力 和相应原 转动中心 。 由上述几种滑动情况的安全性分析，影响重力坝稳定的主要因素为：坝 和地基或软弱夹层C、币值，所有作用于坝体的垂直荷载及水平荷载， 其中特别是地基的抗剪强度指标，变化范围大，常对重力坝稳定起着关 键作用。因此，造成重力坝抗滑稳定性不足或失稳的原因应从多方面去 分析 ，常 见的 原因有 以下 几种 。
必须 注意到 这方面 的问题 。
1重力坝 失稳的 原因分 析
重力坝主要依靠自身的重力维持稳定。重力坝失稳时可能沿坝基 平面滑动，也可能沿地基中的缓倾角断面或软弱夹层滑动。
I ．1沿坝基面的抗滑稳定分析
1．1．1磨 擦公 式
仕 掣 滑动面 为zk, zF- 时 ，安全系数为 Ks：
(1)
L 式中，三¨o滑动面上的总铅直力：
中，40 0／o是由于地基缺陷而引起的。在我国，此类事件也屡有发生。如 黄坛口重 力坝因左岸坡地质 问题于1 953年被 迫停工， 不得不 补作勘
探，进 行加固处 理，延长 了工期， 造成了浪 费。据1977年不完 整统 计，仅因未能及时发现坝基软弱夹层，以致改变设计、延误工期和后期
加固的大中型闸坝就有三十余座。由此可见，坝基问题是关系到大坝安 全性和经济性的重要问题。由于地基条件的复杂性，勘探测试手段的不 足，以及人们认识上的局限性，长期以来，对于这样重要的地基问题， 主要依靠经验和估算来进行设计。因此遗留了许多隐患。在运用管理中
2提高重力坝抗 滑稳定性的工 程措施 为提 高重 力坝 的抗 滑稳 定性 ，工 程中 采取 以下 措施 ： 1) 增加坝体重量。即加大l ；贝_ 体剖面，这是一种施工简单而工作可 靠的措 施，但不经 济。 2) 利用水重。将上游坝面做成倾向上游的斜面，利用坝面水重来 增加坝体抗滑力。但坡度不宜过缓，否则在上游坝面出现较大拉应力， 对强度和抗渗造成刁秭0。
重力坝整体稳定分析ppt课件
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。
6
§3.3.1 重力坝抗滑稳定分析概述
有限单元法：
可计算地基受力后的应力场和位移场，并可模拟地 基中软弱结构面的局部化效应及多场耦合作用效应等， 研究地基破坏的发展全过程。 优点：可以考虑复杂地基的局部化效应及材料的非线性 本构关系，模拟地基及坝体变形与破坏的全过程等； 缺点：对有限元计算结果的应用及稳定判据的应用上尚 需进一步研究。
• 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 22
§3.3.3 沿坝基面抗滑稳定分析
注意：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。
7
§3.3.1 重力坝抗滑稳定分析概述
★ 基于有限元法的重力坝抗滑稳定分析
一般常用的分析方法有： ♀超载法：将作用在坝体上的外荷载逐级加大，直至
滑动面的抗滑稳定处于临界状态，外荷载增大倍数 即为抗滑稳定安全系数； ♀强度储备法：降低软弱夹层和尾岩抗力体的抗剪参 数值，直至沿滑动面的抗滑稳定处于临界状态，抗 剪参数值的降低倍数即为安全系数； ♀剪力比例法：根据有限元法计算在设计荷载作用下 滑动面上的正应力和剪应力分布，求出滑动面上总 的抗滑力和和滑动力，两者的比值即为安全系数。
重力坝稳定分析方法及提高坝体抗滑稳定的工程措施
重力坝的稳定性汪祥胜3008205112（46）前言：重力坝是世界出现最早的一种坝型，早在2900年前在埃及就出现了最早的重力挡水坝。
随着我国重力坝建设的繁荣，数量的增多和高度的不断提升，使得对稳定分析有着重要的理论和实践意义。
大坝的稳定性直接关系到大坝安全性和人民群众的生命财产息息相关，而此次实习的三峡和向家坝皆是重力坝的代表杰作，通过实习定能从深层次上了解有关大坝稳定性的相关问题，包括什么是重力坝，重力坝稳定的意义，其稳定性分析方法和提高坝体抗滑稳定性的工程措施及在实际中的应用情况和应注意的问题。
一．什么是重力坝1.重力坝是由砼或浆砌石修筑的大体积档水建筑物，其基本剖面是直角三角形，整体是由若干坝段组成。
重力坝在水压力及其他荷载作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求;同时依靠坝体自重产生的压力来抵消由于水压力所引起的拉应力以满足强度要求。
2.优缺点：重力坝优点：重力坝之所以得到广泛应用,是由于有以下优点：①相对安全可靠,耐久性好，抵抗渗漏、洪水漫溢、地震和战争破坏能力都比较强；②设计、施工技术简单，易于机械化施工；③对不同的地形和地质条件适应性强，任何形状河谷都能修建重力坝，对地基条件要求相对地说不太高；④在坝体中可布置引水、泄水孔口，解决发电、泄洪和施工导流等问题。
重力坝缺点：①坝体应力较低，材料强度不能充分发挥；②坝体体积大，耗用水泥多；③施工期混凝土温度应力和收缩应力大，对温度控制要求高。
3.工作原理；重力坝在水压力及其它荷载作用下必需满足：A、稳定要求：主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足。
B、强度要求：依靠坝体自重产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力来满足。
4.重力坝类型：重力坝按筑坝材料的不同分为:混凝土重力坝和浆砌石重力坝。
重力坝按其结构形式分为:①实体重力坝;②宽缝重力坝；③空腹重力坝。
重力坝按泄水条件可分为非溢流坝和溢流坝两种剖面。
实体重力坝因横缝处理的方式不同可分为三类。
软基上建重力坝的坝基抗滑稳定分析
1 工程概况
某水电站位于保山市腾冲县，是龙江—瑞丽 江干流龙江一级～腾龙桥河段龙头水库及相关梯 级水电站开发方案中位于龙文桥电站下游的水电 站， 电 站 装 机 容 量 2×22.5MW， 设 计 水 头 22m， 设计发电引用流量 238.8m3/s，是以发电为单一任 务的径流引水式电站。
水电站总库容 998.4×104m3，工程等别为Ⅳ 等，工程规模为小（1）型，主要建筑物按 4 级设 计。电站主要建筑物由拦河坝挡水建筑物（1 号、 2 号和 6 号坝段）、泄水建筑物（5 号坝段）、发 电 建 筑 物（3 号、4 号 坝 段） 组 成。 拦 河 大 坝 为 混 凝 土 重 力 坝， 坝 顶 高 程 1280.50m， 最 大 坝 高 48.5m（主厂房坝段），坝顶最小宽度 6m，坝顶 长 180.25m，共分 6 个坝段。设计洪水标准为 50a
云南水力发电
第 35 卷
70
YUNNAN WATER POWER
第 1期
软基上建重力坝的坝基抗滑稳定分析
米艳芳，寇甲兵
（云南省水利水电勘测设计研究院，云南 昆明 650021）
摘 要：针对软基上建重力坝的抗滑稳定问题进行了分析研究。因大坝基础为卵粒岩组和砂粒岩组的互层，为微成岩，采用抗剪公式
进行了沿建基面的抗滑稳定计算；针对坝基可能存在的深层抗滑稳定问题，采用公式法和双滑面法两种方法进行了复核对比验算，分
力 + 淤沙压力 + 风压力 + 浪压力 + 其他
自重 + 水重 + 静水压力 + 扬压力 + 土压 基本组合 2 设计洪水位情况
力 + 淤沙压力 + 风压力 + 浪压力
砂粒岩组 2.08 0.475 0.04 0.375 0.425 0.0375 0.325
重力坝坝基抗滑稳定性
剩力余滑动力=滑动力-抗滑 p H1 cos v1 sin f1v1 cos H1 sin u1 c1A1
力
2）分析抗力体 BCD
Ks
f2 p sin v2 cos u2 c2 A2 p cos v2 sin
7.3 重力坝坝基的抗滑稳定性
7.3.3 深层滑动稳定性计算 三种方法的对比分析
包括对fc值采用等比例降强度和丌等比例降强度等保证率两种方法736基于有限元法的坝基抗滑稳定分析强度储备73重力坝坝基的抗滑稳定性选择有利于稳定的地利用水重将坝基开挖成有利的轮廓线设置齿墙增加建筑物重量减少扬压力如抽水措预加应力措施加固地基737提高重力坝抗滑稳定性的工程措施73重力坝坝基的抗滑稳定性737提高重力坝抗滑稳定性的工程措施73重力坝坝基的抗滑稳定性选择有利于稳定的地利用水重将坝基开挖成有利的轮廓线设置齿墙增加建筑物重量减少扬压力如抽水措预加应力措施加固地基
设计验算时，安全系数大于觃范给定值（目标安全系 数），卲认为建筑物安全。
目标安全系数是按建筑物级别、受力特点、荷载组合 条件等觃定的（觃范觃定），建筑物承受特殊荷载组 合作用时，目标值较正常荷载组合相对下降。
缺点：未考虑建筑物材料性能、作用荷载的随机变异 性。随着基础理论得迚步不工程建设经验得积累，单 一安全系数法已逐步被分项系数法替代。
地基深层滑动情况十分复杂，失稳和计算方法还 在探索之中。在设计中，应该: 查明地基中主要缺陷，确定失稳边界，测定抗剪 强度参数； 选择合理的计算方法，幵觃定相应的安全系数； 选择提高深层稳定性的措施，满足安全系数。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）
7.3 重力坝坝基的抗滑稳定性
7.3.3 深层滑动稳定性计算
深层滑动的稳定计算中：必须首先判断岩基中可能滑 动的形状及位置，确定岩基中可能产生滑动的块体，然后 根据力学原理分析块体受力情况，卲可求出块体的抗滑安 பைடு நூலகம்系数Ks。
基于重力坝应力计算及稳定分析的优化设计
基于重力坝应力计算及稳定分析的优化设计重力坝是一种常见的水利工程结构，其稳定性是设计中需要考虑的重要问题。
在设计重力坝时，需要对其应力进行计算和稳定性进行分析，并进行优化设计。
首先，重力坝的应力计算需要考虑以下几个方面。
首先是坝体自重的计算，包括坝体上升水压力和上升地下水压力。
其次是坝顶压力的计算，包括抗倾覆稳定和抗滑移稳定的力学分析。
还需要考虑水侧坝体的压力计算，包括水压头的作用和大坝的承压强度。
最后是岩质坝体的应力分析，考虑岩性、节理的影响及坝体的变形与稳定性。
为了保证重力坝的稳定性，需要进行稳定分析。
稳定分析主要包括抗倾覆稳定和抗滑移稳定两个方面。
抗倾覆稳定分析是为了防止重力坝在承受水压力的作用下发生倾覆。
抗滑移稳定分析是为了防止重力坝在地基土的滑移力的作用下发生移动。
通过合理选择坝体的高度、坝基的强度和选择合适的岩质材料，可以有效地提高重力坝的稳定性。
在重力坝的优化设计中，可以从以下几个方面进行考虑。
首先是合理选择重力坝的形式，可以是三角形、梯形或者圆弧形等不同形式，根据工程实际情况进行选择。
其次是选择合适的坝基处理措施，包括混凝土垫层、防渗墙等，可以提高坝体的稳定性。
另外，可以考虑采用辅助措施，如设置消能防冲设施、阻水排水系统等，提高重力坝的安全性。
最后，可以进行不同形式的优化设计，如遗传算法、模拟退火算法等，寻找最优设计方案，既能满足工程要求，又能提高工程的经济性和可行性。
综上所述，基于重力坝的应力计算及稳定分析的优化设计是一个综合性的工程问题。
通过合理的应力计算和稳定分析，可以提高重力坝的稳定性。
同时，通过优化设计，可以选择合适的形式和措施，提高工程的安全性和经济性。
因此，在重力坝的设计中，需要综合考虑各种因素，进行全面的分析和优化设计。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
重力坝的坝基稳定性分析
发表时间：2017-12-11T10:06:43.297Z 来源：《基层建设》2017年第25期作者：余兴建[导读] 摘要：作为可再生清洁能源，水力资源是中国能源的重要组成部分，在能源平衡和能源工业的可持续发展中占有重要地位。
河海大学地球科学与工程学院江苏南京 211100 摘要：作为可再生清洁能源，水力资源是中国能源的重要组成部分，在能源平衡和能源工业的可持续发展中占有重要地位。
水电建设中最重要的一环就是大坝的建设，作为发电的载体，要充分保证大坝的安全与稳定。
而作为应用最广泛的重力坝，从地形地质条件、坝基岩体的抗滑抗渗稳定性以及地震带来的砂土液化等方面对坝基的安全稳定性进行多角度分析显得至关重要。
关键词：坝基稳定性；抗滑稳定性；抗渗稳定性；地震液化进入21世纪，我国的能源结构将要发生重大的变化，像水能等清洁能源将逐步取代煤炭等化石能源。
随着越来越多的重力坝开工建设，遇到的问题也是越来越多，特别是坝基的稳定性问题，本文主要是对重力坝坝基的稳定性问题进行分析。
1.重力坝对地质、地形条件的要求
重力坝主要依靠坝身的自重与地基间产生足够大的摩阻力来保持稳定，因此重力坝对地基的要求较高，一般都建在基岩之上，也可以建在较好的土质地基上面。
1.1大坝与基岩接触面抗剪强度足够大，坝基岩体内没有软弱结构面和可能滑动的岩体或者其本身的抗剪强度就满足抗滑稳定的要求。
1.2坝基具有良好的抗渗性，在水库上下游的水头差作用下不至于发生大量渗漏和产生过大的扬压力，也不会发生泥化和软弱夹层、断层破碎带的渗透变形。
1.3坝基两岸的山体比较稳定，不存在潜在的滑坡体；坝区附近有充足的、符合要求的混凝土骨料或石料，以节省材料的成本，加快施工进度。
2.坝基岩体的抗滑稳定性分析
很多坝基中含有结构面、风化裂隙以及软弱夹层等不利的地质条件，而这些地质条件的构造特征及组合形式会对坝基的稳定性造成影响。
2.1重力坝坝基的滑动破坏类型有三种：表层滑动、浅层滑动、深层滑动，构成岩体滑动的边界条件有滑动面、切割面和临空面。
各种软弱结构面及其空间组合控制着坝基的可能破坏形式。
这些因素对于坝基岩体抗滑稳定的定性分析至关重要。
2.2影响坝基抗滑稳定性的因素有坝体自重、水压力、扬压力、淤砂压力、地震力和波浪压力等。
上述荷载并非都是同时作用于坝体之上，而是以几个为一组的组合形式作用于坝体之上，分为基本荷载组合和特殊荷载组合。
基本荷载组合主要是应对正常水位时的情况，特殊荷载组合主要应对洪水位和发生地震时的情况。
2.3坝基岩体的抗滑稳定性计算 2.
3.1刚体极限平衡法
4.坝体的抗震稳定性分析
地震对坝基稳定性的最大影响是使坝基中的砂土发生液化，从而对整个坝体的稳定性产生影响。
对坝体的抗震稳定性分析主要体现在如何对具体工程基础地震液化问题进行合理的分析，以及准确判断影响坝基地震液化的不稳定因素。
4.1可液化砂土范围的确定
坝基液化是地震时坝基中砂土的孔隙水压力显著增加，有效应力和抗剪强度急剧下降，导致坝基失稳和坝体建筑物发生破坏的现象。
产生液化的原因与砂土本身天然结构、埋藏深度、颗粒成分和紧密程度有关。
对于以粉细砂为主的砂土，黏粒含量越少、级配越均匀、饱和度越高时越容易发生液化，根据以上条件，可以初步确定砂土液化的范围。
4.2孔压累积特性
如果分析液化可能性的砂土中混有黏土，那么必须了解砂土层的孔压累积特性。
建立了其在动荷载作用下积累的孔压总量、动应变和动荷载的循环作用次数之间的关系。
将室内试验判别法的结果与现场试验的结果进行比较，从而确定相应的土样液化标准。
4.3试验的对比验证
将现场标贯试验和室内液化试验的对比分析，可以验证室内试验确定的土样液化判别标准的可靠性。
如果两者的判别结果基本吻合，可以证明室内实验确定的土样液化标准是可靠的。
5.总结
通过多方面对坝基的稳定性进行分析，可以提前对坝基可能存在的潜在问题和风险进行评估，并提出相应的治理措施，从而保证整个工程安全有效的进行。
参考文献：
[1]刘佑荣，唐辉明.岩体力学.化学工业出版社.2016
[2]陆兆溱.工程地质学.中国水利水电出版社.2001：114-118
[3]温中华，周娟，熊秋晓.重力坝抗滑稳定分析.人民黄河.2008：112-113
[4]戴永坚.松塔水电站枢纽工程坝基及坝体土渗透稳定性分析与评价.水利规划与设计.2013：35-38
[5]王桂青.陡河水库土坝坝基抗震分析.海河水利.2013：48-49
[6]杨超，刘丽.基于有限元的两河口水库重力坝应力及稳定性分析.水利科技与经济.2015：23-24
[7]严祖文，杨建民.坝基地震液化特性及动力稳定性分析.世界地震工程.2008：140-143
作者简介：余兴建（1995-），男，汉族，籍贯：四川省洪雅县，本科在读，单位：河海大学地球科学与工程学院，专业：地质工程。