壩基軟弱夾層抗滑穩(wěn)定的簡略單純判斷方法

壩基軟弱夾層抗滑穩(wěn)定的簡易判斷方法1前言壩基軟弱夾層的抗滑穩(wěn)定是影響水利水電工程建設(shè)的一個關(guān)鍵問題，它關(guān)系到工程的質(zhì)量、安全、造價和建設(shè)速度。然而，壩基存在軟弱夾層，是否就一定存在大壩沿夾層滑動的可能性？對于這個問題，人們關(guān)心的往往是夾層的抗剪指標。指標低易滑動，指標高就不易滑動。但是，低到什么程度會滑動，高到什么程度就不會滑動？指標很低時是否一定會滑動？另一方面，人們又認識到壩基軟弱夾層的空間方位對抗猾穩(wěn)定有影響，所以很重視對緩傾角軟弱夾層的研究。這里，緩傾角的概念比較含糊，多少度算緩傾角？如果以300以下作為緩傾角夾層來研究，那么，310傾角的夾層研究不研究？壩體的肥瘦對夾層的抗滑穩(wěn)定有何影響？對同一壩基下的軟弱夾層，是建高壩易猾動，還是建低壩易滑動？可能不會滑動時，其安全裕度又有多大？等等，對以上邊些問題，都須作大量試驗研究和計算工作才能得出結(jié)論，而單憑直覺和幾條大原則來判斷是不科學的。目前，我們水電勘測單位的計算機普及程度還相當?shù)?，在這種情況下，要求地質(zhì)勘測人員在工程前期勘探時進行大量的計算來回答上述問題，從而指導勘探和試驗工作，筆者認為是不太現(xiàn)實的。加上地質(zhì)勘探和巖體力學試驗人員對水工大壩體型輪廓尺寸設(shè)計的控制條件并不大清楚，也就無法進行抗滑穩(wěn)定計算：同時計算往往是由設(shè)計人員進行的，他們只管向地質(zhì)人員要指標，因而往往形成設(shè)計、地質(zhì)和試驗三家“各自為政”的局面。甚至個別單位但凡遇到軟弱夾層，不管其對工程的主要危害是什么，便先研究其抗剪強度，提出指標來再說。例如，某工程壩基有傾向上游、傾角400～500的軟弱夾層。據(jù)此，勘測單位便將大壩是否將沿此夾層滑動作為一個主要工程地質(zhì)問題進行研究，并進行了大量夾層的抗剪強度試驗。但是，夾層傾角達到上述范圍，即使抗剪指標很低，也是滑動不起來的。對此，筆者將在下面作出論證，并對壩基軟弱夾層的抗滑穩(wěn)定問題提出一個簡易的判斷方法，用一個定量的技術(shù)衡量指標，在工程前期勘探時就作出宏觀判斷，用以指導工程勘探和巖體力學試驗研究工作，以期避免人力、物力、財力上的浪費。2抗滑穩(wěn)定計算2．1基本假定以重力壩為例，大壩沿壩基軟弱夾層滑動，通常受以下幾個主要因素控制：①夾層的空間方位；②夾層的抗剪強度指標；③夾層與其它結(jié)構(gòu)面的組合情況；④大壩的體型。今假設(shè)壩基有傾向上游的軟弱夾層F與結(jié)構(gòu)面F’組成可能滑動體（見圖1），壩體與基巖接觸面A—A’不控制大壩滑動；穩(wěn)定計算只計基本荷載的主要項（即水壓力，揚壓力u和壩體自重+巖體自重）；夾層與水平面的夾角為?；F’近于直立；壩體為三角形基本剖面，尺寸符號如圖1，受力情況如圖2。圖1壩體及滑動邊界簡圖圖2抗滑穩(wěn)定計算簡圖2．2計算公式推導據(jù)以上基本假定對大壩進行穩(wěn)定分析，壩體連同壩基沿夾層F滑動的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為：K＝=（1）式中：f為夾層F的摩擦系數(shù)。圖2中水壓力的總水頭為h＋h1＝h＋Btg，則水壓力為（水容重取1t／m3，計算剖面取單寬）：=（h＋Btg）2

（2）壩體自重+巖體自重：＝Bh+Bh1＝B（h+Btg）（3）式中：為混凝土容重；為巖體容重。垂直于夾層面的揚壓力：流u靜=桌（梯h贈+凳B各t奧g陷）爬B擦/co屑s食

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燥（邪4蹄）孝由（現(xiàn)1廢）式可永知，無倘論軟弱刊夾層綿F啦有多軟捉多弱，邁即無論堆f呆有多小章，但總殼大子直0探，換言燃之，即盯分子始取終是一燃個大子館零的正串數(shù)。根腥據(jù)數(shù)學物分析的勵極限理賴論，當寧（俊1健）式的舌分母趨虎近于證0偽時；巨K籠趨近于祖。當然及沒有安枝全系數(shù)驕K圾＝想的說法聰，析但棟K亡可以達猛到足夠麥大，使櫻壩體絕貼對不會霞沿夾廢層添F雨滑動。叛試令式贊（竭1獻）分母泡為零，挑求出此次時的夾湯層傾角般：拘－賢tg=坦0晴或鑼=折tg四

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日I四．大壩派按應力頸條件控能制，即玉滿庫時格壩踵處京不出現(xiàn)吸拉應力惱。當滲船透壓力編折減系貿(mào)數(shù)協(xié)1=衡0.濱3斧～梅0.杜5禽時克，孕M弓＝來0.6乖9誰～計0.7進3朝。茫

丈II切．大壩況按穩(wěn)定藝條件控襪制，即菜壩體與問壩基巖暮體接觸心面為滑泛動穩(wěn)定暴控制條維件，接中觸面摩也擦系數(shù)當為浮f煎1炭，燙則科M回取值如未表哪1慧。申表魄1

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鈴不同組覆合情況鐮下的射M肺值岡f咐1燭a陷1撒=0.蚊5籍a(chǎn)璃1誘=0.洽3鈔M=B畢/h標0.7底5刊0.7欲0.6洞3陜0.6潮0.8者8班0.7鬧9丘取混凝持土容重今=2.塞4選t日／議m救3辦，巖體繭容重被=2.耽65t物／夜m虎3屬，將不倒同的期M臟值代人狼（召6施）式，恭計算出盡各笑M粉值對應拐的夾層油臨界傾杜角膠，列于梁表蛾2途。泡表叉2

佳揉壩體不堆同降M惱值與夾占層臨界奪傾角霉對應值襖

M鄙M儲0.6弊3把46.臥619寇8練0.7渡6此41.舍257舞0玉0.6屆4遷46.釀169齊1只0.7梁7松40.窩886泉0霜0.6乒5治45.旬725桑2侵0.7潔8碌40.侄520儀5掌0.6笑6藝45.猜287缸9慈0.7擺9龍40.拆160尋4走0.6盞7互44.亂857它1尚0.8于0損39.腸805鋤6漠0.6愁8籠44.戒432盒7師0.8竭1營39.鼻455恭9或0.6直9叛44.怨014孩7損0.8胸2尾39.痰111薦4遙0.7緣0揭43.越602交8罩0.8譜3澤38.畢771肅9檢0.7莊1避43.遺197懲1世0.8符4代38.亡437這3拔0.7鏟2粒42.翁797返4宰0.8芹5炒38.獵107套6譽0.7降3船42.慰403境6偷0.8顫6攪37.持782踩6您0.7斗4哀42.彎015持7瘋0.8座7短37.炮462寇4良0.7繞5哥41.賠633珍5息0.8濁8憲37.支146費7蛾從表嶺2胞中可以期看出，暈壩體越充肥（即糕M項值越大兵），夾次層臨界月傾角紐就越小瘦。換言救之賴，兄M昨值越大吸，壩體搬自重就助越大，感對夾層失的抗滑旱穩(wěn)定就架越有利叨。在給閑定潔的島M化值條件具下，夾昂層的傾壺角只要籍大于或桐等于甚眾至接近輪于云表恐2份中的農(nóng)值，則兩無論該院軟弱夾段層抗剪延強度指駝標有多邁低，夾嗎層的性崇狀有多舌差，大沙壩都絕即對不會派沿該夾起層滑動識。道理技很簡單公，因為鏟大壩所洞受的水腎平向和綢垂直向侄荷載傳折到夾層蹦面上，密向下游喪方向滑響動的合蕩力為零由。呆3縮軟弱夾沖層抗滑翻穩(wěn)定綜譯合計算愛表泊3酷．遣1火礙綜合計決算表格罩的編制籍為了得面到大壩租基本輪衡廓比尺泄M罪與壩基振夾層抗陷滑穩(wěn)定速安全系屬數(shù)穗K慘，以及編夾層傾伶角創(chuàng)和夾層何抗剪強扔度指標哀f戴之間的富關(guān)系，潔我們把?。ǔ?慧）、（否3違）、（路4乏）式代縱人掩（軟1良）式，哨為了簡句化推導劉，令煉m掏=燭h是／咳B演＝立1/亡M板，鐮則有據(jù)：K=榨

=易{陜f惡[瞎B儉(冬h起+仆B啞tg)公-革+陰(仆h糞+淋B關(guān)tg曾)根2剖tg嫂]}郊

陰+{(掉h嘴+郊B范tg)作2帽－躁B界(準h瓜+律B妙tg)瑞tg足}撲={卡f笨[(守m店+爪tg虜)讓－儀(招m辛+tg雅)/c晌os甲2寫+(污m府+tg帶)所2豎tg汁]}誤{(委m慢+tg張)浙2拋-(畫m將+矮tg)教}斃把救f也移到等墻式左邊副，令肚A=K立/滔f催：雖則啟A=K聲/奴f禿={爭m螺+泡tg-輝(易m對+tg淚)/c電os醬2宋+(曲m樓+tg虜)債2山tg}洞?{(神m存+tg販)墾2友

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庫（載7壩）北將（瀉7努）式編胖成計算流機程序廈，取找=2.梁40競，滑＝男2.6血5婦，每輸向入一個卡M狹值，便媽打印出輸一張似A雜＝槍k/毒f攏隨不同巧變化的慨表格（至見表幫3或）以備帝查用。襪3蒸．辦2握賞綜合計谷算表說災明案①桐表中第聾一列為伐夾層傾督角仙,疊從禿15蟻0旺開始直期到臨界鎖角。貞②樂第二列供為計算譽系反數(shù)鳴A嫁＝嬸K若／罰f烘。共K握為夾層脹抗滑穩(wěn)袍定安全涌系數(shù)，梁f棕為夾層撥摩擦系豬數(shù)。失③躲第三熔列詠(懂F擔1之,K=趙1恩)廈和第四顏列從(誤F斬1.2償，元K=1憂.2休)惱分別為四給定夾弱層抗滑禮穩(wěn)定安奪全系疤數(shù)膽K情＝捧1部和鍛K影＝頌1.2雨時反算燙出夾層廊的摩擦耽系數(shù)堤F剩1弦和典F泥1.2煩值。虜④富第佩五敵(湯K克0.2欠,廚f頁=0.她2鑒)絡為給定戰(zhàn)夾層摩辮擦系數(shù)兩f乳＝洲0.2秤0芬時的夾臺層抗滑淺穩(wěn)定安炮全系豐數(shù)棵K矛0.2涉值。秘⑤陡表中正桂文數(shù)據(jù)脈即上述竭四條中吉的哨A傾、頸F死1禍、慰F豐1.2叉和郵K桂0.2同隨夾層敬傾角詠不同的翁對應值哈。渣⑥碑表中最鑰后一行嗽出現(xiàn)負莊值，表次示傾角泊超過了須臨界傾耐角，大勤壩不但愉不會向歲下游滑芽動，反提而有向按上游位荒移的趨醒勢。贏3.3蜓昏實例肆已知某眼工程壩蘋基有傾蒙向上游姜的軟弱羞夾層，駱傾角為植40刑0立～告50邊0檢，平均桂取蹤44轟0面；壩基嬌巖體新價鮮完整泊，可考終慮瘦體愿型壩，久取摔M=0色.65脈。根據(jù)族夾層的沉性狀，輝初步認閃為其抗崗剪強度訊指標挖f兆0.2側(cè)0玉。試判對斷夾層破的抗滑挪穩(wěn)定程懂度。醋解：紡(1怖)項查腥M笑＝炒0.6擾5情的綜合狗計算表糕。庫

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