土石坝(第四节：稳定分析)

K ntg β
折线滑动面：非粘性土坝部分浸水时滑动面常 常是折线滑动面。 非粘性土石坝的坝坡-心墙坝的上、下游坝坡， 斜墙坝的下游坝坡以及上游保护层连同斜墙的 滑动常形成折线滑动面。
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常采用滑楔间作用 力平行滑动面假定
1
1
P1 K W1 cos 1tg1 W1 sin1
tg2 K
W2
cos 2
有效应力法:把孔隙压力作为外荷载计算，土的抗 剪强度指标采用有效强度指标 φ’,c’。
τ c (σ u)tg
4、地震荷载：同重力坝。
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荷载组合（计算工况） 正常运用情况：
1.水库蓄满水时（正常蓄水位或设计洪水位） 下游坝坡的计算。 2.上游库水位最不利时上游坝坡稳定计算。
3.库水位正常降落，上游坝坡的稳定计算。
渗透动水压力可用流网法求得，但总的渗透动水压 力需将各网格的渗透动水压力按向量求和，比较繁 琐，在工程中常采用替代法。
K bi (h1i 'h2i cositg'i ci 'li bi (h1i mh2i )sini
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最危险圆弧位置的确定
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2、折线滑动法 直线滑动面：非粘性土坝完全浸水或者不浸水 时滑动面常常是平面。
tg2 K
P1
sin(1
2 )
W2
sin2
P1
cos(1
2 )
P1 W1 sin1 W1 cos 1tg1
2
K P1 sin(1 2 )tg2 W2 cos2tg2
P1 cos(1 2 ) W2 sin 2
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斜墙坝上游坝坡的稳定计算
最危险滑动面位置的确定
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3、复合滑动面法
k
ห้องสมุดไป่ตู้
抗滑力 滑动力
土石坝发生局部滑动后，形成滑裂面。土石坝坝 坡稳定计算首先要确定滑裂面的形状，滑裂面的 形状和坝体结构、土料及、地基性质及坝的工作 条件有关。 常见的滑裂面的形状可归纳为三种：
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（1）曲线滑动面：滑动面顶部陡而底部渐缓，曲 面近似圆弧，多发生于粘性土中。
（2）直线或折线滑动面 ：多发生于非粘性土坡， 如薄心墙坝、斜墙坝；折点一般在水面附近。
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（3）复合滑动面：厚心墙或粘土及非粘土构成的 多种土质坝形成复式滑动面。当坝基内有软弱夹层 时，滑动面不再向下深切，而沿夹层形成曲、直组 合的复式滑动。
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二、荷载及荷载组合
1、坝体自重 坝体体积与坝体土料容重的乘积。 坝体内浸润线以上部分按湿容重计算，下游水位以 上按饱和容重，下游水位以下部分按浮容重计算。
wtg Pa
cl Pn
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施工期 运用期 水位骤降期 地震时
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四、坝坡稳定分析
1、圆弧滑动面法
K wi cositgi cili wi sini
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考虑渗透动水压力时的坝坡稳定计算
当坝体内有渗流作用时，还应考虑渗流对坝坡 稳定的影响。
K bi (h1i hm 2i 0hwi / cos2 i )cositg'i ci 'li bi (h1i mh2i )sini
τ (σ u)tg c
孔隙水压力随土料性质、填土含水量、填筑速度、 坝内各点荷载和排水条件不同，随时间变化，随排 水而变化。
粘性土在以下情况会产生孔隙水压力：①施工期；
②库水位降落；③地震时附加孔隙水压力。
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总应力法：确定土的抗剪强度采用不排水剪的 总强度指标，φu,cu。
τ cu σtgu
非常运用情况：
1.水库水位骤降时，上游坝坡的稳定计算。 2.施工期或竣工期上、下游坝坡的稳定计算 3.地震情况上、下游坝坡的计算 4.校核洪水位时，下游坝坡的稳定计算
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三、土料抗剪强度指标的选取
c，φ值直接关系着坝体工程量和大坝安全。 坝体稳定计算时，必须根据不同时期坝体或坝基 土的具结情况，参照规范及工程经验，选用与实 际情况接近的土料抗剪强度指标。
2、渗透压力 作用于单位土体上的渗流力。 动水压力方向与渗流方向相同，按下式计算：
F=γwJ 渗透压力对边坡稳定不利。
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3、孔隙水压力 土体可压缩，水不可压缩，且不能传递剪力。当土
体孔隙饱和时，荷载由水来承担，孔隙受压排水后， 荷载由土粒骨架承担。
孔隙水所承担的应力为孔隙水应力，两者之和为总 应力。土体中有孔隙水压力后，有效应力降低，对 稳定不利。
第四节 土石坝的稳定分析
分析坝体及坝基在各种不同条件下可能的失稳形 式，校验其稳定性，确定坝体经济剖面。
一、概述 二、荷载及组合 三、抗剪强度指标选择 四、稳定分析方法
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一、土石坝的破坏形式
土石坝在荷载作用下，若剖面尺寸不当或坝体、 坝基土料的抗剪强度不足，坝体或坝体连同部分 地基发生塌滑失稳，俗称滑坡。坝基内有软弱夹 层时，也可能发生塑性流动。饱和细沙受地震作 用还可能发生液化失稳。