【水利課件】重力定分析

1、3.3 3.3 重力壩抗滑穩(wěn)定分析重力壩抗滑穩(wěn)定分析3.3.1 3.3.1 重力壩抗滑穩(wěn)定分析概述重力壩抗滑穩(wěn)定分析概述3.3.2 3.3.2 壩基破壞機(jī)理壩基破壞機(jī)理3.3.3 3.3.3 沿壩基面抗滑穩(wěn)定分析沿壩基面抗滑穩(wěn)定分析3.3.4 3.3.4 深層抗滑穩(wěn)定分析深層抗滑穩(wěn)定分析3.3.5 3.3.5 岸坡壩段抗滑穩(wěn)定分析岸坡壩段抗滑穩(wěn)定分析3.3.6 3.3.6 提高壩體抗滑穩(wěn)定的工程措施提高壩體抗滑穩(wěn)定的工程措施3.3.7 3.3.7 穩(wěn)定分析設(shè)計(jì)理論的歷史沿革穩(wěn)定分析設(shè)計(jì)理論的歷史沿革3.3.8 3.3.8 壩基抗滑穩(wěn)定分析的發(fā)展壩基抗滑穩(wěn)定分析的發(fā)展3.3.9 3.3.9 現(xiàn)行

2、規(guī)范中有關(guān)壩基抗滑穩(wěn)定的有現(xiàn)行規(guī)范中有關(guān)壩基抗滑穩(wěn)定的有關(guān)規(guī)定與討論關(guān)規(guī)定與討論3.3 3.3 重力壩抗滑穩(wěn)定分析重力壩抗滑穩(wěn)定分析3.3.13.3.1重力壩抗滑穩(wěn)定分析概述重力壩抗滑穩(wěn)定分析概述問題的由來：問題的由來： 根據(jù)混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范（根據(jù)混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范（dl5108-1999dl5108-1999）8.1.28.1.2的相關(guān)規(guī)定，承載能力極限狀態(tài)：壩體斷面、結(jié)構(gòu)及的相關(guān)規(guī)定，承載能力極限狀態(tài)：壩體斷面、結(jié)構(gòu)及壩基巖體進(jìn)行強(qiáng)度和壩基巖體進(jìn)行強(qiáng)度和抗滑穩(wěn)定計(jì)算抗滑穩(wěn)定計(jì)算，必要時(shí)進(jìn)行，必要時(shí)進(jìn)行抗浮抗浮、抗傾抗傾驗(yàn)算；對需抗震設(shè)防的壩及結(jié)構(gòu)，尚需按驗(yàn)算；對需抗震設(shè)防的壩及結(jié)構(gòu)，

3、尚需按dl5703dl5703（水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范）進(jìn)行驗(yàn)算。（水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范）進(jìn)行驗(yàn)算。穩(wěn)定問題的種類：穩(wěn)定問題的種類： 抗滑穩(wěn)定：抗滑穩(wěn)定：壩體沿抗剪能力不足的薄弱面產(chǎn)生滑動(dòng)；壩體沿抗剪能力不足的薄弱面產(chǎn)生滑動(dòng)； 抗浮穩(wěn)定：抗浮穩(wěn)定：壩體在上、下游水荷載作用下，產(chǎn)生向壩體在上、下游水荷載作用下，產(chǎn)生向上浮起破壞形式；上浮起破壞形式； 抗傾穩(wěn)定：抗傾穩(wěn)定：上游壩踵以下巖體受拉產(chǎn)生斜裂縫及壩上游壩踵以下巖體受拉產(chǎn)生斜裂縫及壩趾以下巖體受壓發(fā)生壓碎而產(chǎn)生傾倒滑移破壞形式。趾以下巖體受壓發(fā)生壓碎而產(chǎn)生傾倒滑移破壞形式。3.3.1 3.3.1 重力壩抗滑穩(wěn)定分析概述重力壩抗滑穩(wěn)定分析概述

4、3.3.1 3.3.1 重力壩抗滑穩(wěn)定分析概述重力壩抗滑穩(wěn)定分析概述主要關(guān)鍵詞主要關(guān)鍵詞 （keywords）： 重力壩重力壩 （gravity dam） 抗滑穩(wěn)定抗滑穩(wěn)定 （stability against sliding） 穩(wěn)定分析穩(wěn)定分析 （ stability analysis） 抗滑穩(wěn)定分析是重力壩設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重抗滑穩(wěn)定分析是重力壩設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重 要內(nèi)容要內(nèi)容。3.3.1 3.3.1 重力壩抗滑穩(wěn)定分析概述重力壩抗滑穩(wěn)定分析概述任務(wù)任務(wù)著重介紹抗滑穩(wěn)定分析方法。著重介紹抗滑穩(wěn)定分析方法。目的目的核算壩體沿壩基面或沿核算壩體沿壩基面或沿地基地基深層深層較弱較弱結(jié)構(gòu)面抗滑結(jié)構(gòu)面抗滑 穩(wěn)

5、定穩(wěn)定的的安全安全度。度。分析分析方法方法剛體極限平衡剛體極限平衡法法( (rigid limit equilibrium method)rigid limit equilibrium method)；有限單元有限單元法法( (finite element method)finite element method)；地質(zhì)力學(xué)地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮囼?yàn)法法( (model testing method)model testing method)。問題分類問題分類v平面問題平面問題各壩段獨(dú)立受力。各壩段獨(dú)立受力。v空間問題空間問題壩基內(nèi)壩基內(nèi)斷層斷層多條多條相互切割交錯(cuò)相互切割交錯(cuò)構(gòu)構(gòu)成成空間滑動(dòng)空

6、間滑動(dòng)體體或地形陡峻或地形陡峻的岸坡段。的岸坡段。3.3.1 3.3.1 重力壩抗滑穩(wěn)定分析概述重力壩抗滑穩(wěn)定分析概述剛體極限平衡法：剛體極限平衡法： 將將斷裂斷裂面（指壩體、巖體或面（指壩體、巖體或大壩大壩與巖體組成的滑與巖體組成的滑裂體等）看成裂體等）看成剛體剛體，不，不考慮考慮滑裂體滑裂體本身本身和滑裂體和滑裂體之間之間變形變形的的影響影響，也不，也不考慮考慮滑裂面上滑裂面上應(yīng)力分布情況應(yīng)力分布情況，僅，僅考考慮慮滑裂面上的滑裂面上的合力合力（正（正壓力壓力、剪應(yīng)力），而、剪應(yīng)力），而忽略力矩忽略力矩的的作用效應(yīng)作用效應(yīng)。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：概念清楚，計(jì)算簡便，任何規(guī)模的工程均概念清楚，計(jì)算簡

7、便，任何規(guī)模的工程均可采用；可采用； 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：是不能考慮巖體受力后所產(chǎn)生變形的影響，是不能考慮巖體受力后所產(chǎn)生變形的影響，極限狀態(tài)與允許的工作狀態(tài)也有較大的出入。極限狀態(tài)與允許的工作狀態(tài)也有較大的出入。3.3.1 3.3.1 重力壩抗滑穩(wěn)定分析概述重力壩抗滑穩(wěn)定分析概述有限單元法：有限單元法： 可計(jì)算地基受力后的應(yīng)力場和位移場，并可模可計(jì)算地基受力后的應(yīng)力場和位移場，并可模擬地基中軟弱結(jié)構(gòu)面的局部化效應(yīng)及多場耦合作用效擬地基中軟弱結(jié)構(gòu)面的局部化效應(yīng)及多場耦合作用效應(yīng)等，研究地基破壞的發(fā)展全過程。應(yīng)等，研究地基破壞的發(fā)展全過程。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可以考慮復(fù)雜地基的局部化效應(yīng)及材料的非線性可以考慮復(fù)

8、雜地基的局部化效應(yīng)及材料的非線性本構(gòu)關(guān)系，模擬地基及壩體變形與破壞的全過程等；本構(gòu)關(guān)系，模擬地基及壩體變形與破壞的全過程等；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：對有限元計(jì)算結(jié)果的應(yīng)用及穩(wěn)定判據(jù)的應(yīng)用上尚對有限元計(jì)算結(jié)果的應(yīng)用及穩(wěn)定判據(jù)的應(yīng)用上尚需進(jìn)一步研究。需進(jìn)一步研究。3.3.1 3.3.1 重力壩抗滑穩(wěn)定分析概述重力壩抗滑穩(wěn)定分析概述 基于有限元法的重力壩抗滑穩(wěn)定分析基于有限元法的重力壩抗滑穩(wěn)定分析 一般常用的分析方法有：一般常用的分析方法有：超載法：超載法：將作用在壩體上的外荷載逐級加大，直至將作用在壩體上的外荷載逐級加大，直至滑動(dòng)面的抗滑穩(wěn)定處于臨界狀態(tài)，外荷載增大倍數(shù)滑動(dòng)面的抗滑穩(wěn)定處于臨界狀態(tài)，外荷載增大

9、倍數(shù)即為抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；即為抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；強(qiáng)度儲(chǔ)備法強(qiáng)度儲(chǔ)備法：降低軟弱夾層和尾巖抗力體的抗剪參降低軟弱夾層和尾巖抗力體的抗剪參數(shù)值，直至沿滑動(dòng)面的抗滑穩(wěn)定處于臨界狀態(tài)，抗數(shù)值，直至沿滑動(dòng)面的抗滑穩(wěn)定處于臨界狀態(tài)，抗剪參數(shù)值的降低倍數(shù)即為安全系數(shù)；剪參數(shù)值的降低倍數(shù)即為安全系數(shù)；剪力比例法：剪力比例法：根據(jù)有限元法計(jì)算在設(shè)計(jì)荷載作用下根據(jù)有限元法計(jì)算在設(shè)計(jì)荷載作用下滑動(dòng)面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力分布，求出滑動(dòng)面上總滑動(dòng)面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力分布，求出滑動(dòng)面上總的抗滑力和和滑動(dòng)力，兩者的比值即為安全系數(shù)。的抗滑力和和滑動(dòng)力，兩者的比值即為安全系數(shù)。3.3.1 3.3.1 重力壩抗滑穩(wěn)定分析概述重力

10、壩抗滑穩(wěn)定分析概述地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)法：地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)法： 能較好地模擬基巖的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和變形特性，能較好地模擬基巖的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和變形特性，以及自重、靜水壓力等荷載，能形象地顯示滑移破壞以及自重、靜水壓力等荷載，能形象地顯示滑移破壞的過程。模擬內(nèi)容不夠全面和完善，不能完全依靠試的過程。模擬內(nèi)容不夠全面和完善，不能完全依靠試驗(yàn)定量解決問題。驗(yàn)定量解決問題。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：能直觀的模擬壩體與地基穩(wěn)定體系中的主要影響能直觀的模擬壩體與地基穩(wěn)定體系中的主要影響因素及變形與破壞全過程；因素及變形與破壞全過程；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：模擬內(nèi)容有限，往往需要依據(jù)經(jīng)驗(yàn)作適當(dāng)簡化，模擬內(nèi)容有限，往往需要依據(jù)經(jīng)驗(yàn)作適當(dāng)簡化，模型

11、一旦建立，不易修改、費(fèi)用高、周期長，試驗(yàn)結(jié)模型一旦建立，不易修改、費(fèi)用高、周期長，試驗(yàn)結(jié)果受到測試技術(shù)與若干不確定性因素的影響等。果受到測試技術(shù)與若干不確定性因素的影響等。3.3.2 3.3.2 壩基破壞機(jī)理壩基破壞機(jī)理荷載：荷載：壩體自重、上、下游壩面水壓力、壩基滲壩體自重、上、下游壩面水壓力、壩基滲透水壓力、壩基巖體應(yīng)力等。透水壓力、壩基巖體應(yīng)力等。研究方法：研究方法：模型試驗(yàn)、數(shù)值分析等。模型試驗(yàn)、數(shù)值分析等?；窘Y(jié)論：基本結(jié)論： 在水庫未蓄水或建成時(shí)的低水位狀態(tài)，壩在水庫未蓄水或建成時(shí)的低水位狀態(tài)，壩體自重引起地基下沉，壩踵大于壩趾，壩基面體自重引起地基下沉，壩踵大于壩趾，壩基面傾向上

12、游；隨著庫水位的不斷上升，壩踵位移傾向上游；隨著庫水位的不斷上升，壩踵位移逐漸上抬，壩趾位移變化不明顯（時(shí)增時(shí)減，逐漸上抬，壩趾位移變化不明顯（時(shí)增時(shí)減，在工程意義上可認(rèn)為基本不變）。庫滿時(shí)，大在工程意義上可認(rèn)為基本不變）。庫滿時(shí)，大壩在產(chǎn)生向下游水平位移的同時(shí)，還有大致繞壩在產(chǎn)生向下游水平位移的同時(shí)，還有大致繞壩趾向下游轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢，壩基一般傾向下游。壩趾向下游轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢，壩基一般傾向下游。3.3.2 3.3.2 壩基破壞機(jī)理壩基破壞機(jī)理 隨著庫水位的上升，在壩趾區(qū)不發(fā)生屈隨著庫水位的上升，在壩趾區(qū)不發(fā)生屈服或僅發(fā)生小范圍屈服的情況，壩基淺部巖服或僅發(fā)生小范圍屈服的情況，壩基淺部巖體呈水平向壓

13、縮，壩踵與壩趾水平位移差隨體呈水平向壓縮，壩踵與壩趾水平位移差隨庫水位的上升而加大；隨著壩趾區(qū)屈服范圍庫水位的上升而加大；隨著壩趾區(qū)屈服范圍的擴(kuò)大，上述趨勢逐漸減緩，當(dāng)壩基屈服區(qū)的擴(kuò)大，上述趨勢逐漸減緩，當(dāng)壩基屈服區(qū)上下貫通時(shí)，壩踵與壩趾水平位移幾乎相等，上下貫通時(shí)，壩踵與壩趾水平位移幾乎相等，壩體水平位移呈不穩(wěn)定持續(xù)增長的趨勢，大壩體水平位移呈不穩(wěn)定持續(xù)增長的趨勢，大壩發(fā)生平行滑動(dòng)，整體失穩(wěn)。壩發(fā)生平行滑動(dòng)，整體失穩(wěn)。3.3.2 3.3.2 壩基破壞機(jī)理壩基破壞機(jī)理 隨著庫水位的上升，首先在大壩上游壩踵隨著庫水位的上升，首先在大壩上游壩踵的地基表層出現(xiàn)微裂隙擴(kuò)張區(qū)，然后出現(xiàn)壩的地基表層出現(xiàn)微

14、裂隙擴(kuò)張區(qū)，然后出現(xiàn)壩踵裂縫及其尖端的微裂松弛區(qū)，并向地基深踵裂縫及其尖端的微裂松弛區(qū)，并向地基深部發(fā)展；當(dāng)基巖較軟弱，力學(xué)強(qiáng)度較低時(shí)，部發(fā)展；當(dāng)基巖較軟弱，力學(xué)強(qiáng)度較低時(shí)，則滯后一些或同時(shí)在壩趾基巖中出現(xiàn)剪切屈則滯后一些或同時(shí)在壩趾基巖中出現(xiàn)剪切屈服，并逐漸向上游發(fā)展，在外因及內(nèi)因作用服，并逐漸向上游發(fā)展，在外因及內(nèi)因作用下，貫穿壩下整個(gè)淺層基巖，導(dǎo)致大壩整體下，貫穿壩下整個(gè)淺層基巖，導(dǎo)致大壩整體失穩(wěn)。失穩(wěn)。3.3.2 3.3.2 壩基破壞機(jī)理壩基破壞機(jī)理 不同的地基與壩體彈模比以及抗剪斷參不同的地基與壩體彈模比以及抗剪斷參數(shù)的不同，不改變壩基破壞發(fā)展的總體特征。數(shù)的不同，不改變壩基破壞發(fā)展

15、的總體特征。壩基越硬，壩踵裂縫出現(xiàn)越早，微裂區(qū)越大，壩基越硬，壩踵裂縫出現(xiàn)越早，微裂區(qū)越大，壩趾處基巖越不易屈服；壩基越軟，壩踵裂壩趾處基巖越不易屈服；壩基越軟，壩踵裂縫出現(xiàn)越遲，微裂區(qū)越小，壩趾處基巖越易縫出現(xiàn)越遲，微裂區(qū)越小，壩趾處基巖越易屈服；對于某一確定的彈模比，抗剪斷參數(shù)屈服；對于某一確定的彈模比，抗剪斷參數(shù)只影響壩趾附近基巖的屈服范圍，對壩踵裂只影響壩趾附近基巖的屈服范圍，對壩踵裂縫影響不大。縫影響不大。e3.3.2 3.3.2 壩基破壞機(jī)理壩基破壞機(jī)理結(jié)論：結(jié)論： 當(dāng)壩基較軟弱時(shí)，重力壩均質(zhì)壩基的失穩(wěn)破壞主要當(dāng)壩基較軟弱時(shí)，重力壩均質(zhì)壩基的失穩(wěn)破壞主要取決于從壩趾區(qū)開始的基巖剪切

16、屈服區(qū)的發(fā)展過程；取決于從壩趾區(qū)開始的基巖剪切屈服區(qū)的發(fā)展過程； 當(dāng)壩基較堅(jiān)硬時(shí)，重力壩均質(zhì)壩基將不會(huì)出現(xiàn)壩趾當(dāng)壩基較堅(jiān)硬時(shí)，重力壩均質(zhì)壩基將不會(huì)出現(xiàn)壩趾區(qū)基巖屈服并逐漸擴(kuò)展的失穩(wěn)破壞形式，其破壞形式區(qū)基巖屈服并逐漸擴(kuò)展的失穩(wěn)破壞形式，其破壞形式可能有兩種：可能有兩種： 當(dāng)發(fā)生過大的超載時(shí)，可能出現(xiàn)大壩抗傾破壞；當(dāng)發(fā)生過大的超載時(shí)，可能出現(xiàn)大壩抗傾破壞； 當(dāng)無過大的超載時(shí)，大壩可能沿壩基膠結(jié)面這一當(dāng)無過大的超載時(shí)，大壩可能沿壩基膠結(jié)面這一明顯弱面發(fā)生水平滑動(dòng)破壞。明顯弱面發(fā)生水平滑動(dòng)破壞。3.3.2 3.3.2 壩基破壞機(jī)理壩基破壞機(jī)理 均質(zhì)壩基上混凝土重力壩沿壩基面滑動(dòng)失穩(wěn)機(jī)理：均質(zhì)壩基上混

17、凝土重力壩沿壩基面滑動(dòng)失穩(wěn)機(jī)理： 重力壩巖基的破壞首先開始于壩踵附近產(chǎn)重力壩巖基的破壞首先開始于壩踵附近產(chǎn)生的拉裂縫和微裂隙擴(kuò)張松弛，而后壩趾區(qū)生的拉裂縫和微裂隙擴(kuò)張松弛，而后壩趾區(qū)出現(xiàn)剪切屈服區(qū)且逐漸向上游發(fā)展，最后在出現(xiàn)剪切屈服區(qū)且逐漸向上游發(fā)展，最后在壩下淺層巖基中上下游貫通，形成滑動(dòng)通道，壩下淺層巖基中上下游貫通，形成滑動(dòng)通道，導(dǎo)致大壩的整體失穩(wěn)破壞。導(dǎo)致大壩的整體失穩(wěn)破壞。分析時(shí)，以一個(gè)壩段或取單寬計(jì)算，計(jì)算分析時(shí)，以一個(gè)壩段或取單寬計(jì)算，計(jì)算公式有公式有抗剪強(qiáng)度公式抗剪強(qiáng)度公式和和抗剪斷公式抗剪斷公式。 3.3.2 3.3.2 壩基破壞機(jī)理壩基破壞機(jī)理重力壩滑動(dòng)失穩(wěn)模式：重力壩滑動(dòng)

18、失穩(wěn)模式：表面滑動(dòng) 淺層滑動(dòng) 深層滑動(dòng) 我國修建了大中型重力壩我國修建了大中型重力壩100余座，余座，其中有其中有1/3存在深層滑動(dòng)問題。存在深層滑動(dòng)問題。3.3.3 3.3.3 沿壩基面抗滑穩(wěn)定分析沿壩基面抗滑穩(wěn)定分析 一、抗剪強(qiáng)度公式：一、抗剪強(qiáng)度公式： 壩體與壩基間看成是一個(gè)接觸面，而不是壩體與壩基間看成是一個(gè)接觸面，而不是面。面。當(dāng)接觸面呈水平時(shí)，其當(dāng)接觸面呈水平時(shí)，其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為：為： puwfks 其其中中：w 接接觸觸面面上上的的總總重重力力 p 接接觸觸面面上上的的總總水水平平力力 u 作作用用在在接接觸觸面面上上的的揚(yáng)揚(yáng)壓壓力力 f 接接觸觸面面間間的的

19、摩摩擦擦系系數(shù)數(shù) 3.3.3 3.3.3 沿壩基面抗滑穩(wěn)定分析沿壩基面抗滑穩(wěn)定分析當(dāng)接觸面傾向上游時(shí)，并有當(dāng)接觸面傾向上游時(shí)，并有的夾角時(shí)，的夾角時(shí)，其其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為：為：可以看出，壩基面微可以看出，壩基面微傾向上游對傾向上游對ksks有利。有利。3.3.3 3.3.3 沿壩基面抗滑穩(wěn)定分析沿壩基面抗滑穩(wěn)定分析 規(guī)范規(guī)定，規(guī)范規(guī)定，f f的最后選取應(yīng)以野外和室內(nèi)的最后選取應(yīng)以野外和室內(nèi)試驗(yàn)成果為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，參照地試驗(yàn)成果為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，參照地質(zhì)條件類似的已建工程的經(jīng)驗(yàn)等，由地質(zhì)、試質(zhì)條件類似的已建工程的經(jīng)驗(yàn)等，由地質(zhì)、試驗(yàn)和設(shè)計(jì)人員研究確定。驗(yàn)和設(shè)計(jì)

20、人員研究確定。摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)f f的選取問題的選取問題 一般由若干組一般由若干組試驗(yàn)確定試驗(yàn)確定。但由于試驗(yàn)巖體。但由于試驗(yàn)巖體自身的非均勻性質(zhì)和每次試驗(yàn)條件不可能完全自身的非均勻性質(zhì)和每次試驗(yàn)條件不可能完全相同，導(dǎo)致試驗(yàn)成果具有較大的離散性，如何相同，導(dǎo)致試驗(yàn)成果具有較大的離散性，如何選用試驗(yàn)值，還值得研究。選用試驗(yàn)值，還值得研究。3.3.3 3.3.3 沿壩基面抗滑穩(wěn)定分析沿壩基面抗滑穩(wěn)定分析 摩擦系數(shù)的選定直接關(guān)系到大壩的造價(jià)與摩擦系數(shù)的選定直接關(guān)系到大壩的造價(jià)與安全，安全，f f值愈小，要求壩體剖面愈大。以新安值愈小，要求壩體剖面愈大。以新安江為例，若江為例，若f f值減小值減小0.

21、010.01，壩體混凝土方量增，壩體混凝土方量增加加2 2萬萬m m3 3。 根據(jù)國內(nèi)外已建工程的統(tǒng)計(jì)資料，混凝土根據(jù)國內(nèi)外已建工程的統(tǒng)計(jì)資料，混凝土與基巖的與基巖的f f值常取在值常取在0.50.50.80.8之間。之間。3.3.3 3.3.3 沿壩基面抗滑穩(wěn)定分析沿壩基面抗滑穩(wěn)定分析二、抗剪斷公式：二、抗剪斷公式： 認(rèn)為壩體與基巖接觸良好，直接采用接觸面上的抗認(rèn)為壩體與基巖接觸良好，直接采用接觸面上的抗剪斷參數(shù)剪斷參數(shù)ff、cc計(jì)算抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，即：計(jì)算抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，即：ff抗剪斷摩擦系數(shù)抗剪斷摩擦系數(shù)cc抗剪斷凝聚力抗剪斷凝聚力3.3.3 3.3.3 沿壩基面抗滑穩(wěn)定分析沿壩基面

22、抗滑穩(wěn)定分析很好的巖石，很好的巖石， 好的巖石，好的巖石，中等的巖石，中等的巖石， 較差的巖石較差的巖石 對于大、中型工程，在對于大、中型工程，在設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)階段， 應(yīng)由野外及室內(nèi)試驗(yàn)成果決定。在應(yīng)由野外及室內(nèi)試驗(yàn)成果決定。在規(guī)劃和可行性研規(guī)劃和可行性研究階段究階段，可以參考規(guī)范給定的數(shù)值選用。規(guī)范規(guī)定，可以參考規(guī)范給定的數(shù)值選用。規(guī)范規(guī)定如下：如下：3.3.3 3.3.3 沿壩基面抗滑穩(wěn)定分析沿壩基面抗滑穩(wěn)定分析注意：注意：上述結(jié)果不包括基巖內(nèi)有軟弱夾層上述結(jié)果不包括基巖內(nèi)有軟弱夾層的情況；同時(shí)，膠結(jié)面的的情況；同時(shí)，膠結(jié)面的值不值不能高于混凝土的能高于混凝土的；對于對于、類基巖，如果建基面

23、做成較大的起伏差，類基巖，如果建基面做成較大的起伏差，可采用混凝土的抗剪斷參數(shù)可采用混凝土的抗剪斷參數(shù)。 3.3.4 3.3.4 深層抗滑穩(wěn)定分析深層抗滑穩(wěn)定分析 當(dāng)壩基內(nèi)存在不利的緩傾角軟弱結(jié)構(gòu)面當(dāng)壩基內(nèi)存在不利的緩傾角軟弱結(jié)構(gòu)面時(shí)，在水荷載作用下，壩體有可能連同時(shí)，在水荷載作用下，壩體有可能連同部分基巖沿軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生滑移，即所部分基巖沿軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生滑移，即所謂的謂的深層滑動(dòng)深層滑動(dòng)。 地基深層滑動(dòng)情況十分復(fù)雜，失穩(wěn)和計(jì)地基深層滑動(dòng)情況十分復(fù)雜，失穩(wěn)和計(jì)算方法還在探索之中。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)該：算方法還在探索之中。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)該：v 查明地基中主要缺陷，確定失穩(wěn)邊界，測查明地基中主要缺陷，確定

24、失穩(wěn)邊界，測定抗剪強(qiáng)度參數(shù)；定抗剪強(qiáng)度參數(shù)；v選擇合理的計(jì)算方法，并規(guī)定相應(yīng)的安全選擇合理的計(jì)算方法，并規(guī)定相應(yīng)的安全系數(shù)；系數(shù)；v選擇提高深層穩(wěn)定性的措施，滿足安全系選擇提高深層穩(wěn)定性的措施，滿足安全系數(shù)。數(shù)。 3.3.4 3.3.4 深層抗滑穩(wěn)定分析深層抗滑穩(wěn)定分析 單斜面深層抗滑穩(wěn)定計(jì)算單斜面深層抗滑穩(wěn)定計(jì)算 雙斜面深層抗滑穩(wěn)定計(jì)算雙斜面深層抗滑穩(wěn)定計(jì)算 多斜面深層抗滑穩(wěn)定計(jì)算（不講）多斜面深層抗滑穩(wěn)定計(jì)算（不講）在深層抗滑穩(wěn)定分析中，一般根據(jù)深層抗滑在深層抗滑穩(wěn)定分析中，一般根據(jù)深層抗滑體的不同，體的不同，分為：分為：3.3.4 3.3.4 深層抗滑穩(wěn)定分析深層抗滑穩(wěn)定分析一、單斜面深

25、層抗滑穩(wěn)定分析：一、單斜面深層抗滑穩(wěn)定分析： 當(dāng)滑裂面當(dāng)滑裂面只有一個(gè)軟弱面只有一個(gè)軟弱面時(shí)，壩時(shí)，壩體與滑裂面上的部分地基可以聯(lián)合起體與滑裂面上的部分地基可以聯(lián)合起來視作剛體，用來視作剛體，用抗剪強(qiáng)度公式抗剪強(qiáng)度公式計(jì)算安計(jì)算安全系數(shù)。但是對于要求的安全系數(shù)，全系數(shù)。但是對于要求的安全系數(shù)，尚無明確規(guī)定，一般取為尚無明確規(guī)定，一般取為3 .105.1sk3.3.4 3.3.4 深層抗滑穩(wěn)定分析深層抗滑穩(wěn)定分析 在更多的實(shí)際工程中，深在更多的實(shí)際工程中，深層滑動(dòng)面不是一個(gè)簡單的層滑動(dòng)面不是一個(gè)簡單的平面，而是呈復(fù)雜的形狀，平面，而是呈復(fù)雜的形狀，譬如兩個(gè)斜面（譬如兩個(gè)斜面（如圖所如圖所示示）

26、，abab是一條緩傾角是一條緩傾角夾層和軟弱面，稱夾層和軟弱面，稱為主滑為主滑動(dòng)面動(dòng)面，bcbc是另一條是另一條輔助破輔助破裂面裂面，切穿地表。，切穿地表。 bcbc的的位置可根據(jù)地基內(nèi)的反傾位置可根據(jù)地基內(nèi)的反傾向節(jié)理擬定，或通過試算向節(jié)理擬定，或通過試算選取一條最不利的破裂面。選取一條最不利的破裂面。二、雙斜面深層抗滑穩(wěn)定分析二、雙斜面深層抗滑穩(wěn)定分析3.3.4 3.3.4 深層抗滑穩(wěn)定分析深層抗滑穩(wěn)定分析 計(jì)算時(shí)將滑移體分成兩區(qū)，在其分界面計(jì)算時(shí)將滑移體分成兩區(qū)，在其分界面bdbd上，引入一個(gè)需要事先假定與水平面成角上，引入一個(gè)需要事先假定與水平面成角的內(nèi)力的內(nèi)力r r（抗力）。（抗力）

27、。 分別令分別令區(qū)或區(qū)或區(qū)處于極限平衡狀態(tài)，區(qū)處于極限平衡狀態(tài)，即可演繹出三種不同的計(jì)算方法：即可演繹出三種不同的計(jì)算方法：剩余推力法剩余推力法被動(dòng)抗力法被動(dòng)抗力法等安全系數(shù)法等安全系數(shù)法3.3.4 3.3.4 深層抗滑穩(wěn)定分析深層抗滑穩(wěn)定分析1.1.剩余推力法剩余推力法: :先令先令區(qū)處于極限平衡狀態(tài)區(qū)處于極限平衡狀態(tài)，其沿其沿abab面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為為1 1，則：，則：)cos()sin(sincossincos111111racurpwfwp利用上式求得利用上式求得3.3.4 3.3.4 深層抗滑穩(wěn)定分析深層抗滑穩(wěn)定分析 再計(jì)算再計(jì)算區(qū)沿區(qū)沿bc面的抗滑穩(wěn)定安全

28、系面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)數(shù)k2：sin)cos(cos)sin(2222222wracuwrfkk2k2即為整個(gè)壩段的即為整個(gè)壩段的抗滑抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)穩(wěn)定安全系數(shù)k k3.3.4 3.3.4 深層抗滑穩(wěn)定分析深層抗滑穩(wěn)定分析 與上述方法相反，與上述方法相反，先令先令區(qū)處于極限平區(qū)處于極限平衡狀態(tài)衡狀態(tài)（抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為（抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1 1），求得抗），求得抗力力r r后，再計(jì)算后，再計(jì)算區(qū)沿區(qū)沿abab面的抗滑穩(wěn)定安全面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)系數(shù)k k1 1，作為整個(gè)壩段的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，作為整個(gè)壩段的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)安全系數(shù)。安全系數(shù)。 這種方法稱為：這種方法稱為：2.2.被動(dòng)抗力法被

29、動(dòng)抗力法: :3.3.4 3.3.4 深層抗滑穩(wěn)定分析深層抗滑穩(wěn)定分析 令令區(qū)和區(qū)和區(qū)同時(shí)處于極限平衡狀態(tài)區(qū)同時(shí)處于極限平衡狀態(tài)，分別列出兩個(gè)區(qū)的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)分別列出兩個(gè)區(qū)的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)k k1 1、k k2 2的計(jì)算式，然后的計(jì)算式，然后令令k k1 1k k2 2，解出抗力解出抗力r r，再，再將其代回原計(jì)算式，即可求出整個(gè)滑動(dòng)體將其代回原計(jì)算式，即可求出整個(gè)滑動(dòng)體的的穩(wěn)定安全系數(shù)穩(wěn)定安全系數(shù)。 這樣的方法稱為：這樣的方法稱為：3.3.等安全系數(shù)法等安全系數(shù)法: :3.3.4 3.3.4 深層抗滑穩(wěn)定分析深層抗滑穩(wěn)定分析 上述三種計(jì)算方法中的前兩種（上述三種計(jì)算方法中的前兩種（剩余

30、剩余推力法、被動(dòng)抗力法推力法、被動(dòng)抗力法），由于先令一個(gè)），由于先令一個(gè)區(qū)處于區(qū)處于極限平衡狀態(tài)極限平衡狀態(tài)，也即相當(dāng)于這一，也即相當(dāng)于這一區(qū)的區(qū)的k k1 1，因而推算出另一區(qū)的，因而推算出另一區(qū)的k k值要比值要比等安全系數(shù)法等安全系數(shù)法的大，相比之下，的大，相比之下，等安全等安全系數(shù)法系數(shù)法更合理。更合理。 4.4.三種方法的比較三種方法的比較: :3.3.4 3.3.4 深層抗滑穩(wěn)定分析深層抗滑穩(wěn)定分析 以上分析方法以上分析方法人為地將滑動(dòng)巖體分人為地將滑動(dòng)巖體分成成區(qū)和區(qū)和區(qū)兩塊區(qū)兩塊，等于在地基內(nèi)增加，等于在地基內(nèi)增加了一個(gè)軟弱面，這樣必然使抗滑穩(wěn)定安了一個(gè)軟弱面，這樣必然使抗滑穩(wěn)

31、定安全系數(shù)有所全系數(shù)有所降低降低。當(dāng)巖體比較完整堅(jiān)固，。當(dāng)巖體比較完整堅(jiān)固，或或bdbd面上的抗剪強(qiáng)度足以承擔(dān)該面上的面上的抗剪強(qiáng)度足以承擔(dān)該面上的剪應(yīng)力時(shí)，則應(yīng)驗(yàn)算該滑移體的整體抗剪應(yīng)力時(shí)，則應(yīng)驗(yàn)算該滑移體的整體抗滑穩(wěn)定性?；€(wěn)定性。 3.3.4 3.3.4 深層抗滑穩(wěn)定分析深層抗滑穩(wěn)定分析5.5.整體深層抗滑穩(wěn)定整體深層抗滑穩(wěn)定: : 令令o o點(diǎn)為瞬時(shí)滑動(dòng)中心，受力如圖，則所有外荷載對點(diǎn)為瞬時(shí)滑動(dòng)中心，受力如圖，則所有外荷載對o o點(diǎn)的力矩點(diǎn)的力矩m m0 0為：為：m m0 0=fd=fd=q=q1 1r r1 1+q+q2 2r r2 2 滑動(dòng)面上所能提供的最大抗滑力矩滑動(dòng)面上所能提

32、供的最大抗滑力矩m m1 1與滑動(dòng)力矩與滑動(dòng)力矩m m0 0之比，得出整體深層抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)之比，得出整體深層抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)k k：3.3.4 3.3.4 深層抗滑穩(wěn)定分析深層抗滑穩(wěn)定分析解決問題的關(guān)鍵在于確定和面上的反力和相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)解決問題的關(guān)鍵在于確定和面上的反力和相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，反力中心，反力r1、r2及及o1、o2可以通過有限元方法或其可以通過有限元方法或其他方法求解。他方法求解。3.3.5 3.3.5 岸坡壩段抗滑穩(wěn)定分析岸坡壩段抗滑穩(wěn)定分析 靠近岸坡的一個(gè)壩段設(shè)岸坡傾角為靠近岸坡的一個(gè)壩段設(shè)岸坡傾角為，壩，壩塊總重為塊總重為w w，壩基面上的揚(yáng)壓力為，壩基面上的揚(yáng)壓力為u

33、u，上游壩面，上游壩面水壓力為水壓力為p p，壩基面的抗剪強(qiáng)度參數(shù)為，壩基面的抗剪強(qiáng)度參數(shù)為ff或或ff和和cc，滑動(dòng)面面積為滑動(dòng)面面積為a a。將自重分解為對滑動(dòng)。將自重分解為對滑動(dòng)面的法向分力面的法向分力n=wcosn=wcos和切向分力和切向分力t=sint=sin，并將切向分力和水壓力合成為并將切向分力和水壓力合成為s s，則岸坡壩段的，則岸坡壩段的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為：抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為： 重力壩岸坡壩段的壩基面是一個(gè)傾向河床的斜面重力壩岸坡壩段的壩基面是一個(gè)傾向河床的斜面或折面。除在水壓力作用下有下游滑動(dòng)趨勢。在三向或折面。除在水壓力作用下有下游滑動(dòng)趨勢。在三向荷載作用下，岸坡壩段的

34、穩(wěn)定條件比河床壩段差。荷載作用下，岸坡壩段的穩(wěn)定條件比河床壩段差。3.3.5 3.3.5 岸坡壩段抗滑穩(wěn)定分析岸坡壩段抗滑穩(wěn)定分析3.3.6 3.3.6 提高壩體抗滑穩(wěn)定的工程措施提高壩體抗滑穩(wěn)定的工程措施選擇有利于選擇有利于穩(wěn)定的地基穩(wěn)定的地基；利用利用水重水重；將壩基開挖成將壩基開挖成有利的輪廓線有利的輪廓線；設(shè)置齒墻；設(shè)置齒墻；增加建筑物重量增加建筑物重量；減少揚(yáng)壓力減少揚(yáng)壓力(如抽水措施如抽水措施)；預(yù)加應(yīng)力措施預(yù)加應(yīng)力措施；加固地基加固地基；橫縫灌漿，橫縫灌漿，增加整體性增加整體性。3.3.6 3.3.6 提高壩體抗滑穩(wěn)定的工程措施提高壩體抗滑穩(wěn)定的工程措施3.3.6 3.3.6 提

35、高壩體抗滑穩(wěn)定的工程措施提高壩體抗滑穩(wěn)定的工程措施3.3.6 3.3.6 提高壩體抗滑穩(wěn)定的工程措施提高壩體抗滑穩(wěn)定的工程措施3.3.6 3.3.6 提高壩體抗滑穩(wěn)定的工程措施提高壩體抗滑穩(wěn)定的工程措施3.3.7 3.3.7 穩(wěn)定分析設(shè)計(jì)理論的歷史沿革穩(wěn)定分析設(shè)計(jì)理論的歷史沿革 重力壩是人類最早使用的一種水壩壩型，重力壩問世重力壩是人類最早使用的一種水壩壩型，重力壩問世3000年之后才出現(xiàn)其他壩型；年之后才出現(xiàn)其他壩型；重力壩從重力壩從5000年前就開始建造，一直使用至今（年前就開始建造，一直使用至今（丹江丹江口、高壩洲、葛洲壩、三峽、向家壩、龍灘等口、高壩洲、葛洲壩、三峽、向家壩、龍灘等）。

36、重）。重力壩仍是當(dāng)今世界水壩中的主要組成部分；力壩仍是當(dāng)今世界水壩中的主要組成部分； 早期重力壩憑經(jīng)驗(yàn)建造，早期重力壩憑經(jīng)驗(yàn)建造，1919世紀(jì)中期法國工程師塞茲世紀(jì)中期法國工程師塞茲利提出懸臂梁理論是利提出懸臂梁理論是重力壩設(shè)計(jì)理論誕生的標(biāo)志，隨重力壩設(shè)計(jì)理論誕生的標(biāo)志，隨后，德婁克、朗肯、利維等人為重力壩經(jīng)典設(shè)計(jì)理論后，德婁克、朗肯、利維等人為重力壩經(jīng)典設(shè)計(jì)理論形成作出了突出貢獻(xiàn)；形成作出了突出貢獻(xiàn)； 從從1616世紀(jì)到世紀(jì)到1919世紀(jì)中期，重力壩斷面形狀已發(fā)展到世紀(jì)中期，重力壩斷面形狀已發(fā)展到“塊體形塊體形”，人們開始注意經(jīng)濟(jì)問題，并已認(rèn)識(shí)到壩，人們開始注意經(jīng)濟(jì)問題，并已認(rèn)識(shí)到壩體的安全

37、要滿足兩個(gè)外部體的安全要滿足兩個(gè)外部穩(wěn)定穩(wěn)定條件（但尚未認(rèn)識(shí)到還條件（但尚未認(rèn)識(shí)到還要滿足應(yīng)力條件），即要滿足應(yīng)力條件），即抗傾穩(wěn)定抗傾穩(wěn)定與與抗滑穩(wěn)定抗滑穩(wěn)定（提出摩（提出摩擦公式）；擦公式）；3.3.7 3.3.7 穩(wěn)定分析設(shè)計(jì)理論的歷史沿革穩(wěn)定分析設(shè)計(jì)理論的歷史沿革1919世紀(jì)中葉后，隨著應(yīng)力條件的引入壩工設(shè)計(jì)，促進(jìn)世紀(jì)中葉后，隨著應(yīng)力條件的引入壩工設(shè)計(jì)，促進(jìn)了壩體穩(wěn)定分析的發(fā)展，朗肯在了壩體穩(wěn)定分析的發(fā)展，朗肯在1919世紀(jì)世紀(jì)世紀(jì)世紀(jì)8080年代提年代提出無拉應(yīng)力準(zhǔn)則后，出無拉應(yīng)力準(zhǔn)則后，抗傾問題抗傾問題實(shí)際上已不對壩體斷面實(shí)際上已不對壩體斷面設(shè)計(jì)起控制作用，人們實(shí)際關(guān)心的是設(shè)計(jì)起控

38、制作用，人們實(shí)際關(guān)心的是抗滑穩(wěn)定抗滑穩(wěn)定問題；問題；抗滑穩(wěn)定抗滑穩(wěn)定抗滑穩(wěn)定抗滑穩(wěn)定問題實(shí)際上是一個(gè)抗剪強(qiáng)度問題問題實(shí)際上是一個(gè)抗剪強(qiáng)度問題（抗剪強(qiáng)度概念（抗剪強(qiáng)度概念17731773年由庫侖與莫爾提出，年由庫侖與莫爾提出，18871887年克年克拉夫拉德提出了阻止剪切破壞的力包括剪切破壞面上拉夫拉德提出了阻止剪切破壞的力包括剪切破壞面上的的摩擦力摩擦力與與抗剪力抗剪力）；）；20世紀(jì)初，凱恩首次提出，重力壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算應(yīng)計(jì)世紀(jì)初，凱恩首次提出，重力壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算應(yīng)計(jì)入入摩擦力摩擦力與與抗剪力抗剪力，但當(dāng)時(shí)認(rèn)為，但當(dāng)時(shí)認(rèn)為抗剪力抗剪力不可靠，且難不可靠，且難以精確確定，僅將以精確確定，僅將抗剪

39、力抗剪力作為安全儲(chǔ)備加以忽略，抗作為安全儲(chǔ)備加以忽略，抗滑穩(wěn)定計(jì)算仍應(yīng)用滑穩(wěn)定計(jì)算仍應(yīng)用摩擦公式摩擦公式，這一公式實(shí)際提供了大，這一公式實(shí)際提供了大于于2 2的安全系數(shù)，至今仍被廣泛采用；的安全系數(shù)，至今仍被廣泛采用；3.3.7 3.3.7 穩(wěn)定分析設(shè)計(jì)理論的歷史沿革穩(wěn)定分析設(shè)計(jì)理論的歷史沿革隨著重力壩壩高的不斷增加，對高壩而言，隨著重力壩壩高的不斷增加，對高壩而言，抗剪力抗剪力在在阻滑力阻滑力中所占的比重相對減小，應(yīng)用中所占的比重相對減小，應(yīng)用摩擦公式摩擦公式時(shí)的安時(shí)的安全儲(chǔ)備也相對減小，須用考慮全儲(chǔ)備也相對減小，須用考慮抗剪力抗剪力在內(nèi)的公式進(jìn)行在內(nèi)的公式進(jìn)行計(jì)算，最早出現(xiàn)的公式便是計(jì)算，

40、最早出現(xiàn)的公式便是剪摩公式（剪摩公式（安全儲(chǔ)備不復(fù)安全儲(chǔ)備不復(fù)存在存在）：）：kfsrsauwfp系數(shù)；額定剪摩抗滑穩(wěn)定安全接觸面上的揚(yáng)壓力；接觸面上的鉛直力；滑動(dòng)力）；接觸面上的水平推力（摩擦系數(shù)；最大剪應(yīng)力之比；滑動(dòng)面上平均剪應(yīng)力與滑動(dòng)面面積；材料的純剪強(qiáng)度；kfsuwpfras3.3.7 3.3.7 穩(wěn)定分析設(shè)計(jì)理論的歷史沿革穩(wěn)定分析設(shè)計(jì)理論的歷史沿革 上個(gè)世紀(jì)上個(gè)世紀(jì)5050年代，前蘇聯(lián)學(xué)者對剪摩公式進(jìn)行了改進(jìn)，年代，前蘇聯(lián)學(xué)者對剪摩公式進(jìn)行了改進(jìn)，應(yīng)用抗剪斷試驗(yàn)關(guān)系曲線的成果（應(yīng)用抗剪斷試驗(yàn)關(guān)系曲線的成果（=f=f+c+c），），提提出了出了抗剪斷公式抗剪斷公式（安全儲(chǔ)備不復(fù)存在安全

41、儲(chǔ)備不復(fù)存在）：）：與剪摩公式相比，抗剪斷公式用抗剪斷摩擦系數(shù)代替了與剪摩公式相比，抗剪斷公式用抗剪斷摩擦系數(shù)代替了摩擦系數(shù)，用抗剪斷凝聚力代替了純剪強(qiáng)度，克服了剪摩擦系數(shù)，用抗剪斷凝聚力代替了純剪強(qiáng)度，克服了剪摩公式的缺點(diǎn)。摩公式的缺點(diǎn)?？辜魯喙降年P(guān)鍵：抗剪斷公式的關(guān)鍵：ff、 cc、k k 的選取。的選取。3.3.7 3.3.7 穩(wěn)定分析設(shè)計(jì)理論的歷史沿革穩(wěn)定分析設(shè)計(jì)理論的歷史沿革 穩(wěn)定計(jì)算公式以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，從安全系數(shù)的大小無穩(wěn)定計(jì)算公式以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，從安全系數(shù)的大小無法判斷大壩真實(shí)的穩(wěn)定安全度；法判斷大壩真實(shí)的穩(wěn)定安全度； 不同國家對于抗剪斷強(qiáng)度參數(shù)與安全系數(shù)的取值各不不同國家對于抗剪

42、斷強(qiáng)度參數(shù)與安全系數(shù)的取值各不相同，甚至同一國家在不同時(shí)期的的取值也不相同。相同，甚至同一國家在不同時(shí)期的的取值也不相同。 ff取值較固定，取值較固定， c取值變化較大，因此，抗剪斷公取值變化較大，因此，抗剪斷公式也表達(dá)成：式也表達(dá)成：pkacpkuwfk210這種提法雖更加合理，部分體現(xiàn)了分項(xiàng)系數(shù)的思想，但這種提法雖更加合理，部分體現(xiàn)了分項(xiàng)系數(shù)的思想，但由于種種原因并未在實(shí)踐中得到應(yīng)用。由于種種原因并未在實(shí)踐中得到應(yīng)用。3.3.7 3.3.7 穩(wěn)定分析設(shè)計(jì)理論的歷史沿革穩(wěn)定分析設(shè)計(jì)理論的歷史沿革 探討：探討：一般認(rèn)為抗剪斷公式優(yōu)于抗剪強(qiáng)度公式（摩擦公一般認(rèn)為抗剪斷公式優(yōu)于抗剪強(qiáng)度公式（摩擦公

43、式），但應(yīng)注意到這樣的事實(shí)：式），但應(yīng)注意到這樣的事實(shí)： 不計(jì)凝聚力的殘余強(qiáng)度包絡(luò)線的傾角不計(jì)凝聚力的殘余強(qiáng)度包絡(luò)線的傾角r r （f=tan r r ）具有較好的穩(wěn)定性；具有較好的穩(wěn)定性； 大壩在長期運(yùn)行后（大壩在長期運(yùn)行后（100年以上），凝聚力可能因地基穩(wěn)年以上），凝聚力可能因地基穩(wěn)定性的破壞而喪失；定性的破壞而喪失； 從這個(gè)角度看，著眼于從這個(gè)角度看，著眼于長期穩(wěn)定性，抗剪強(qiáng)度公式（摩長期穩(wěn)定性，抗剪強(qiáng)度公式（摩擦公式擦公式）能否認(rèn)為優(yōu)于）能否認(rèn)為優(yōu)于抗剪斷公式抗剪斷公式？3.3.7 3.3.7 穩(wěn)定分析設(shè)計(jì)理論的歷史沿革穩(wěn)定分析設(shè)計(jì)理論的歷史沿革前蘇聯(lián)的謝爾康諾夫建議：前蘇聯(lián)的謝爾康

44、諾夫建議： kks24312 4 . 12 . 1439 . 02121kkkksmpas，建議的安全系數(shù)，值的可信度不同而采用與因考慮、允許抗剪強(qiáng)度；滑動(dòng)面上的正應(yīng)力；巖基間，建議采用純剪強(qiáng)度，對混凝土與如果計(jì)算所得的計(jì)算截面各點(diǎn)剪應(yīng)力如果計(jì)算所得的計(jì)算截面各點(diǎn)剪應(yīng)力未超過未超過按上式計(jì)按上式計(jì)算所得的算所得的 值，則認(rèn)為不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)破壞。因此，這值，則認(rèn)為不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)破壞。因此，這一公式理解為一公式理解為點(diǎn)抗剪強(qiáng)度點(diǎn)抗剪強(qiáng)度公式。公式。3.3.8 3.3.8 壩基抗滑穩(wěn)定分析的發(fā)展壩基抗滑穩(wěn)定分析的發(fā)展剛體極限平衡方法適用于完全由剪切滑動(dòng)引起的失穩(wěn)剛體極限平衡方法適用于完全由剪切滑動(dòng)引起的

45、失穩(wěn)問題分析，當(dāng)滑動(dòng)失穩(wěn)是由強(qiáng)度不足而被壓碎或拉裂問題分析，當(dāng)滑動(dòng)失穩(wěn)是由強(qiáng)度不足而被壓碎或拉裂引起時(shí)，需引進(jìn)非線性有限元分析方法考慮變形與滑引起時(shí)，需引進(jìn)非線性有限元分析方法考慮變形與滑動(dòng)的耦合作用；動(dòng)的耦合作用；重力壩的抗滑穩(wěn)定是保證大壩安全的一個(gè)重要條件，重力壩的抗滑穩(wěn)定是保證大壩安全的一個(gè)重要條件，容易成為大壩安全的控制性因素；容易成為大壩安全的控制性因素；極限平衡法核算抗滑穩(wěn)定時(shí)不能給出地基內(nèi)及滑動(dòng)面極限平衡法核算抗滑穩(wěn)定時(shí)不能給出地基內(nèi)及滑動(dòng)面的應(yīng)力與位移分布，求解時(shí)引入諸多假定，對于某些的應(yīng)力與位移分布，求解時(shí)引入諸多假定，對于某些具有特殊地質(zhì)條件的復(fù)雜工程，可能因?yàn)楹雎粤四承┚?/p>

46、有特殊地質(zhì)條件的復(fù)雜工程，可能因?yàn)楹雎粤四承┛刂菩砸蛩囟贸霾环蠈?shí)際的結(jié)果，這種情況下，控制性因素而得出不符合實(shí)際的結(jié)果，這種情況下，需要引入非線性有限元分析方法；需要引入非線性有限元分析方法； 3.3.8 3.3.8 壩基抗滑穩(wěn)定分析的發(fā)展壩基抗滑穩(wěn)定分析的發(fā)展重力壩抗滑穩(wěn)定分析的的歷史與現(xiàn)狀表明：重力壩抗滑穩(wěn)定分析的的歷史與現(xiàn)狀表明：以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)、計(jì)算計(jì)算方法可靠方法可靠、理論研究不透理論研究不透；滑動(dòng)破壞沿人們事先確定的方向進(jìn)行；滑動(dòng)破壞沿人們事先確定的方向進(jìn)行, ,計(jì)算方法依據(jù)剛體極限平衡方法計(jì)算方法依據(jù)剛體極限平衡方法; ;進(jìn)一步努力的方向：進(jìn)一步努力的方向：可靠度理可

47、靠度理論的研究與應(yīng)用論的研究與應(yīng)用、破壞機(jī)理的研究破壞機(jī)理的研究、斷裂力學(xué)理論的研究與應(yīng)用斷裂力學(xué)理論的研究與應(yīng)用。 可靠度理論的研究與應(yīng)用可靠度理論的研究與應(yīng)用: :基于隨機(jī)變量的統(tǒng)計(jì)與分析，用結(jié)構(gòu)基于隨機(jī)變量的統(tǒng)計(jì)與分析，用結(jié)構(gòu)的失效概率或可靠度來度量壩體的抗滑穩(wěn)定安全度，使得抗滑穩(wěn)的失效概率或可靠度來度量壩體的抗滑穩(wěn)定安全度，使得抗滑穩(wěn)定計(jì)算具有明確的綜合安全度的概念。定計(jì)算具有明確的綜合安全度的概念。 破壞機(jī)理的研究破壞機(jī)理的研究: :應(yīng)用數(shù)值與模型試驗(yàn)的方法應(yīng)用數(shù)值與模型試驗(yàn)的方法, ,通過研究大壩與地通過研究大壩與地基的應(yīng)力與變形發(fā)展過程，研究其破壞失穩(wěn)發(fā)展的全過程，進(jìn)一基的應(yīng)力與

48、變形發(fā)展過程，研究其破壞失穩(wěn)發(fā)展的全過程，進(jìn)一步揭示其破壞失穩(wěn)的實(shí)質(zhì)。步揭示其破壞失穩(wěn)的實(shí)質(zhì)。 斷裂力學(xué)理論的研究與應(yīng)用斷裂力學(xué)理論的研究與應(yīng)用: :以大壩及地基中存在薄弱面或微裂以大壩及地基中存在薄弱面或微裂縫為研究對象研究其擴(kuò)展、連通以至導(dǎo)致大壩失穩(wěn)的過程?？p為研究對象研究其擴(kuò)展、連通以至導(dǎo)致大壩失穩(wěn)的過程。3.3.9 3.3.9 現(xiàn)行規(guī)范中有關(guān)壩基抗滑穩(wěn)定的現(xiàn)行規(guī)范中有關(guān)壩基抗滑穩(wěn)定的有關(guān)規(guī)定與討論有關(guān)規(guī)定與討論 新發(fā)布的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)新發(fā)布的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)dl5108-1999dl5108-1999混凝土重力壩設(shè)混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)規(guī)范于于20002000年年7 7月起開始實(shí)施，它是按國

49、家標(biāo)準(zhǔn)月起開始實(shí)施，它是按國家標(biāo)準(zhǔn)gb50199-94gb50199-94水利水電工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)水利水電工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的原則進(jìn)行全面編制修訂的。與原設(shè)計(jì)規(guī)范相比，規(guī)定的原則進(jìn)行全面編制修訂的。與原設(shè)計(jì)規(guī)范相比，用概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法代替了定值設(shè)計(jì)法，用分項(xiàng)系用概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法代替了定值設(shè)計(jì)法，用分項(xiàng)系數(shù)極限狀態(tài)表達(dá)式代替單一安全系數(shù)表達(dá)式。即以結(jié)數(shù)極限狀態(tài)表達(dá)式代替單一安全系數(shù)表達(dá)式。即以結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)構(gòu)重要性系數(shù)、設(shè)計(jì)狀況系數(shù)、設(shè)計(jì)狀況系數(shù)、作用分項(xiàng)系數(shù)、作用分項(xiàng)系數(shù) 、材料性能分項(xiàng)系數(shù)、材料性能分項(xiàng)系數(shù)和結(jié)構(gòu)系數(shù)和結(jié)構(gòu)系數(shù)來代替設(shè)計(jì)來代替設(shè)計(jì)的安全系數(shù)的安全系數(shù)

50、。3.3.9 3.3.9 現(xiàn)行規(guī)范中有關(guān)壩基抗滑穩(wěn)定的現(xiàn)行規(guī)范中有關(guān)壩基抗滑穩(wěn)定的有關(guān)規(guī)定與討論有關(guān)規(guī)定與討論規(guī)范規(guī)范dl5108-1999dl5108-1999規(guī)定對承載能力驗(yàn)算表達(dá)式為：規(guī)定對承載能力驗(yàn)算表達(dá)式為：),(1),(10kmkdkkqkgfrqgsg g永久作用分項(xiàng)系數(shù)；永久作用分項(xiàng)系數(shù)； g g結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù); ;q q可變作用分項(xiàng)系數(shù)；可變作用分項(xiàng)系數(shù)； 設(shè)計(jì)狀況系數(shù)設(shè)計(jì)狀況系數(shù); g gk k永久作用標(biāo)準(zhǔn)值；永久作用標(biāo)準(zhǔn)值； q qk k可變作用標(biāo)準(zhǔn)值；可變作用標(biāo)準(zhǔn)值； k k幾何參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值；幾何參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值； f fk k材料性能標(biāo)準(zhǔn)值；材料性能標(biāo)準(zhǔn)值； m

51、 m材料性能分項(xiàng)系數(shù)；材料性能分項(xiàng)系數(shù)； d1d1基本組合結(jié)構(gòu)系數(shù)。基本組合結(jié)構(gòu)系數(shù)。3.3.9 3.3.9 現(xiàn)行規(guī)范中有關(guān)壩基抗滑穩(wěn)定的現(xiàn)行規(guī)范中有關(guān)壩基抗滑穩(wěn)定的有關(guān)規(guī)定與討論有關(guān)規(guī)定與討論 s()為作用效應(yīng)函數(shù)，此處取s()pr為作用于滑動(dòng)面之上的全部切向（包括滑動(dòng)面之上的巖體）作用之和； r()為抗力函數(shù)，此處取r()frwr + cr ar（wr滑動(dòng)面上全部法向作用之和,fr壩基面抗剪斷摩擦系數(shù)，cr壩基面抗剪斷黏聚力）； 3.3.9 3.3.9 現(xiàn)行規(guī)范中有關(guān)壩基抗滑穩(wěn)定的現(xiàn)行規(guī)范中有關(guān)壩基抗滑穩(wěn)定的有關(guān)規(guī)定與討論有關(guān)規(guī)定與討論問題問題：上式只有在靜定和線性條件下才能總結(jié)出來，當(dāng)問題上式只有在靜定和線性條件下才能總結(jié)出來，當(dāng)問題是靜不定和非線性時(shí)，上式各項(xiàng)作用無法截然分開；是靜不定和非線性時(shí)，上式各項(xiàng)作用無法截然分開； 包括在作用與抗力函數(shù)中的各力均為向量，無法直接包括在作用與抗力函數(shù)中的各力均為向量，無法直接比較大小，向某方向投影后方可比較大小，如何確定比較大小，向某方向投影后方可比較大小，如何確定投影方向？投影方向？ mohr-cloumn強(qiáng)度準(zhǔn)則只有在上式是等式時(shí)才成立，強(qiáng)度準(zhǔn)則只有在上式是等式時(shí)才成立，不等式時(shí)，滑動(dòng)面上法向應(yīng)力與剪應(yīng)力的關(guān)系是不清不等式時(shí)，滑動(dòng)面上法向應(yīng)力與剪應(yīng)力的關(guān)系是不清楚的，上式推導(dǎo)