重力坝的抗滑稳定分析
重力坝的抗滑稳定分析
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）
水工建筑物习题课
重力坝的抗滑稳定分析
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
抗剪强度公式
Ks=f(∑W-U)/ ∑P
抗剪断公式
Ks’=[f’(∑W-U)+c’A]/ ∑P
刚体极限平衡法
单斜面深层抗滑稳定计算
当整个可能滑动面基本上都由软弱结构面构成
01
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时，宜用抗剪强度公式计算，Ks值用1.05~1.3；
单击此处可添加副标题
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(70-25)×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。
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
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。
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。
重力坝抗滑稳定分析
摘
要： 重力坝稳 定性分析的主要 目的是检验重 力坝在各种 可能荷 载组合情 况下的稳 定安全度 ， 用刚体极 限平衡 法和 应
有Ｉ － ｑ Ｌ￣对故县水工重力坝进行 了稳定性分析 ， Ｌ 并对这两种方 法进行 了比较 ， 出： 指 刚体极 限平衡 法将 坝体假设 为刚体 ，
只考虑坝基 面的抗滑稳定性 ， 这与有限元法得到 的结果基本 一致 ， 即坝体抗 滑稳 定薄弱 点在坝基 面处的 坝趾处 ， 限元 有
首先 ， 计算坝体 自 ∑ 其次 ， 算坝面上 的静水 压力 Ｐ 重 ； 计
（ 容重为 １． Ｎ ｍ 泥沙压力 ， 水 Ｏ２ｋ ／ ）及 该工 程上游 坝体倾斜度
大， 泥沙重可忽略不计 ， 根据相关规范 ， 泥沙浮容 重为 ＝４ ８ ．
的。现 以故县水库重力 坝的抗 滑稳定 分析为例 ， 介绍 刚体极 限
法 对 坝 体 的 抗 滑 稳 定 性 分 析 更 为全 面 。
关
键
词 ：抗 滑稳 定性 ；刚体极 限平衡 法 ；有限元法 ；抗滑稳定 系数 ；故县水库
文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ０ １ ７ （ ０ ８ １—０ １－ ２ １０ —３ ９ ２０ ） ２ １２０
中图分类号 ：Ｔ ６２ ３ Ｙ ４ ．
混凝土重力坝抗滑稳定分析 方法 有很 多种 ， 目前 在高度较
低和地基条件不复 杂的 大坝设 计 中， 采用 刚体极 限平衡 法 ， 常 稳定分析 与应力计算是分 开进行 的 ； 于高坝和地基 条件复 杂 对
的大坝则 多辅 以有 限元计算 ， 时应力 和稳定分析 是统一进行 这
２ 刚体极限平衡 法
作者简介 ： 温中华 （ ９ ２ ， ， 南西平 人 ， 师 ， 究方 向 为水 工结 构可 １７ 一） 女 河 讲 研
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1 fk
γ d1
R(
γm
,α k )
偶然组合
γ 0ϕS (γ G Gk , γ Q Qk , Ak , α k ) ≤
1
γ d2
R(
γm
fk
,α k )
γG永久作用分项系数；γ0结构重要性系数; γQ可变作用分项系数； φ设计状况系数; GK永久作用标准值； QK可变作用标准值； αK几何参数标准值； fK材料性能标准值； γm材料性能分项系数；γd1基本组合结构系数; AK偶然作用代表值； γd2偶然组合结构系数。
∑PC A
∑W AC U B ▽
2.计算抗力函数
3.稳定性核算
六、提高坝体抗滑稳定性的工程措施 稳定性条件：
1.利用水重。 2.采用有利的开挖轮廓线。 3.减小扬压力。 4.提高坝基面的抗剪断参数f′ 、c′。
5.增大筑坝材料重度。 6.预应力锚固措施。 ⒎加固地基。 ⒏横缝灌浆。
作 业 对图示混凝土重力坝 进行沿坝基面的抗滑稳定 分析，根据抗剪断公式计 算其抗滑稳定安全系数 （取单位坝长计算）。 已知： γc＝24 KN／m3；摩 擦系数f＝0.75 ；抗剪 断凝聚力c＝5 KN／m2； 扬压力260 KN／m2。
DL5108-1999《混凝土重力坝设计规范》 用概率极限状态设计法代替了定值设计法，用 分项系数极限状态表达式代替单一安全系数表 达式。即以结构重要性系数γ０、设计状况系 数φ、作用分项系数γｆ 、材料性能分项系数 γｍ和结构系数γｄ来代替设计的安全系数Ｋ。
规范DL5108-1999规定承载能力验算表达式为： 基本组合
★
四、坝基面抗滑稳定性核算 （概率极限状态设计法） 重力坝的抗滑稳定计算按承载能力极限 状态进行计算和验算，并考虑下列两种作用 效应组合： ①基本组合——持久状况（或短暂状况） 下，永久作用与可变作用的效应组合； ②偶然组合——偶然状况下，永久作用、 可变作用与一种偶然作用的效应组合。
1.水平坝基面 (1)计算作用效应函数
坝基岩面向上游倾斜时
▽
∑wsinβ ∑wcosβ
∑W
A
β
坝基岩面向上游倾斜时，对坝体抗滑有利； 坝基岩面倾向下游时，对坝体稳定不利。
摩擦系数f的选取 规范规定，f的最后选取应以野外和室内 试验成果为基础，结合现场实际情况，参照 地质条件类似已建工程的经验等，由地质、 试验和设计人员研究确定。
根据国内外已建工程的统计资料，混凝 土与基岩的f值常取在0.5～0.8之间。
(2)计算抗力函数
(3)稳定性核算 抗滑稳定须满足：
2.坝基岩面向上游倾斜
∑PRcos α
∑P
H1 ∑wRsinα ∑wRcosα ∑PRsinα
(1)计算作用效应函数
B
∑P
A
∑W
U
α
(2)计算抗力函数
(3)稳定性核算 抗滑稳定须满足：
五、坝体混凝土层面的抗滑稳定性核算
▽
（概率极限状态设计法） 1.计算作用效应函数
水工建筑物结构安全级别
水工建筑物级别 1 2、3 4、5
水工建筑物结构安全级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
S(·)为作用效应函数，S(·)＝∑PR为作用 于计算截面之上的全部切向作用之和； ★ R(·)为抗力函数，R(·)＝∑f’R∑WR + c’R AR （∑WR为计算截面上全部法向作用之和,f’R为坝 基面抗剪断摩擦系数，c’R为坝基面抗剪断黏聚力） ★ 进行稳定核算时， 作用效应函数中的作用取设计值，作用效应 函数S(·)的作用设计值为标准值乘以分项系数； 抗力函数中，混凝土轴心抗压强度或接触面、混 凝土层面抗剪断参数取设计值，抗力函数的参数 （例如抗剪断参数）的设计值为标准值除以分项 系数。
第三节 重力坝的抗滑稳定分析
★目的:核算坝体沿坝基面、坝体混凝土层面或
沿地基深层较弱结构面抗滑稳定的安全度。 ★分析方法 1、刚体极限平衡法 (rigid limit equilibrium method) 2、有限单元法 (finite element method) 3、地质力学模型试验法 (model testing method) ★问题分类 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 成空间滑动体或地形陡峻的岸坡段
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。
抗滑稳定安全系数KS′ 抗剪断安全系数KS′ 3.0 ⑴ 特殊组合 ⑵ 2.3 2.5
荷载组合 基本组合
三、现行规范中坝基抗滑稳定的有关规定
一、重力坝的失稳破坏类型 1.滑动 (1)坝与基岩接触面的滑动 (2)沿坝基岩体内连续软弱结构面产生深层滑动 (3)沿坝体混凝土层面的滑动 2.倾倒破坏 坝体连同一部分坝基的倾倒破坏
二、坝基面抗滑稳定性核算
㈠计算单元 沿坝轴线取单宽或一个坝段 ㈡计算公式 1、抗剪强度公式
f ( ΣW − U ) Ks = ΣP
摩擦系数的选定直接关系到大坝的造价 与安全，f值愈小，要求坝体剖面愈大。 以新安江为例，若f值减小0.01，坝体混 凝土方量增加2万m3。
抗滑稳定安全系数KS 坝的级别 荷载组合 基本组合 ⑴ 特殊组合 ⑵ 1.00 1.00 1.00 1 1.10 1.05 2 1.05 1.00 3 1.05 1.00
式中：γ0——结构重要性系数，对结构安全级别为Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ级的结构及构件，可分别取用1.1、1.0、0.9； Φ——设计状况系数，对应于持久状况、短暂状况、偶然 状况，可分别取用1.0、0.95、0.85； γG——永久作用分项系数，见规范中表8.2.1-1； γQ——可变作用分项系数，见规范中表8.2.1-1； GK——永久作用标准值； QK——可变作用标准值； αK——几何参数的标准值（可作为定值处理）； fK——材料性能的标准值； γm——材料性能分项系数，见表8.2.1-2； AK——偶然作用代表值； γd1——基本组合结构系数，见表8.2.1-3； γd2——偶然组合结构系数，见表8.2.1-3。
2、抗剪断公式 认为坝体与基岩接触良好，直接采用接触面 上的抗剪断参数f′、c′计算抗滑稳定安全系 数，即：
式中, fˊ为抗剪断摩擦系数, c ˊ 为抗剪断凝聚力。
大、中型工程，设计阶段， f ′,c′由野外 及室内试验成果决定。规划和可行性研究阶段， 可参考规范。规范规定：
• Ⅰ类基岩——很好的岩石 f ′ ＝1.2～1.5，c′＝1.3～1.5Mpa • 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