小型重力壩設(shè)計(jì)-分析重力壩抗滑穩(wěn)定性

重力壩抗滑穩(wěn)定分析——重力壩失穩(wěn)的形式目錄12滑動(dòng)破壞傾倒破壞重力壩主要依靠自身重力維持穩(wěn)定。因此抗滑穩(wěn)定分析是設(shè)計(jì)中的重要課題。重力壩可能沿壩基平面滑動(dòng)，也可能沿地基中緩傾角斷層或軟弱夾層滑動(dòng)。按照目前的設(shè)計(jì)方法，高度H小于100m的重力壩，控制剖面尺寸常常是穩(wěn)定而不是應(yīng)力。目前的計(jì)算公式大都是半徑驗(yàn)性的，因?yàn)橛绊懸蛩睾芏?。重力壩主要是依靠自重維持穩(wěn)定，其可能出現(xiàn)的破壞型式：滑動(dòng)、傾倒。

因此抗滑穩(wěn)定是重力壩設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要內(nèi)容?；瑒?dòng)破壞01是壩體沿抗剪能力不足的薄弱層面產(chǎn)生滑動(dòng)。表面滑動(dòng)淺層滑動(dòng)深層滑動(dòng) 滑動(dòng)破壞沿壩基面滑動(dòng)：

壩基面往往是抗剪強(qiáng)度低的一個(gè)弱面，水平合力較大，發(fā)生滑動(dòng)的可能性最大，一定要進(jìn)行穩(wěn)定校核。建基面沿壩基巖體內(nèi)連續(xù)軟弱結(jié)構(gòu)面的深層滑動(dòng)。我國(guó)修建的大中型重力壩，其中有1/3存在深層滑動(dòng)問(wèn)題。在很多情況下，重力壩的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面往往不在壩身與地基的接觸面，而是在地基內(nèi)部。因?yàn)榛鶐r內(nèi)經(jīng)常有各種形式的軟弱面存在，壩體將帶動(dòng)一部分基巖沿這些軟弱面滑動(dòng)，即所謂的深層滑動(dòng)。軟弱結(jié)構(gòu)面傾倒破壞02是在荷載作用下，上游壩踵下巖體受拉產(chǎn)生傾斜裂縫，下游

壩趾巖體受壓發(fā)生壓碎而引起傾倒滑移破壞。?傾倒失穩(wěn)情況很少發(fā)生（因?yàn)橹亓卧O(shè)計(jì)要求壩踵不出現(xiàn)拉應(yīng)力）。傾倒破壞重力壩抗滑穩(wěn)定分析——重力壩抗滑穩(wěn)定分析方法目錄12抗剪強(qiáng)度公式抗剪斷強(qiáng)度公式3設(shè)計(jì)抗滑安全系數(shù)抗滑穩(wěn)定分析的方法：可取一個(gè)壩段或取單位壩長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算單一的安全系數(shù)法：K為安全系數(shù)，該系數(shù)K是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。計(jì)算公式有抗剪強(qiáng)度公式和抗剪斷公式。（重點(diǎn)介紹）分項(xiàng)系數(shù)法極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法：

《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》DL5108—1999規(guī)定，重力壩的抗滑穩(wěn)定承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，認(rèn)為滑動(dòng)面為膠結(jié)面，滑動(dòng)體為剛體。抗剪強(qiáng)度公式01抗剪強(qiáng)度公式（摩擦公式）

——認(rèn)為壩體與壩基為接觸狀態(tài)，公式形式簡(jiǎn)單，使用方便。把滑動(dòng)面看成是一種接觸面，而不是膠結(jié)面。所以阻滑力只計(jì)摩擦力，不計(jì)凝聚力。壩基面上的抗滑安全系數(shù)（抗剪強(qiáng)度穩(wěn)定安全系數(shù)）K。適用于壩體與基巖膠結(jié)較差。壩基面水平時(shí)[K]設(shè)計(jì)值式中：∑W——作用于壩基面以上的合力在垂直方向投影的代數(shù)和?！芇——作用于壩基面以上的合力在水平方向投影的代數(shù)和。U——作用于壩基面上的揚(yáng)壓力。f——壩基面上的摩擦系數(shù)（查表）。式中：α——滑動(dòng)面與水平面的夾角。?由上式看出，滑動(dòng)面傾向上游時(shí)，對(duì)壩體抗滑穩(wěn)定有利；（微傾向上游對(duì)K有利）壩基面傾斜時(shí)抗剪斷強(qiáng)度公式02抗剪斷強(qiáng)度公式——認(rèn)為壩體與壩基為膠結(jié)狀態(tài)。此法認(rèn)為壩體與基巖膠結(jié)良好，滑動(dòng)面上的阻滑力包括摩擦力和凝聚力。并直接通過(guò)膠結(jié)面的抗剪斷試驗(yàn)確定建基面抗剪斷強(qiáng)度的參數(shù)f′和c′。壩基面上的抗滑安全系數(shù)（抗剪斷穩(wěn)定安全系數(shù)）K′。適用于壩體與基巖膠結(jié)良好。式中：

f′——壩基面上的抗剪斷摩擦系數(shù)；C′——壩基面上的抗剪斷凝聚力；A——壩基面上的面積；[K′]設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)抗滑安全系數(shù)03對(duì)于4級(jí)、5級(jí)壩，可參照3級(jí)壩采用。重力壩抗滑穩(wěn)定分析——提高重力壩抗滑穩(wěn)定性的工程措施提高抗滑穩(wěn)定性的工程措施除了增加壩體自重外，提高壩體抗滑穩(wěn)定的工程措施，主要圍繞著增加抗滑力、減少滑動(dòng)力的原則，通過(guò)多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定最佳方案組合。

常采用以下工程措施：利用水重將壩基開(kāi)挖成傾向上游的斜面設(shè)齒墻抽水措施加固地基設(shè)置傾斜的上游壩面，利用壩面上水重以增加穩(wěn)定。

當(dāng)壩底面與基巖間的抗剪強(qiáng)度參數(shù)較小時(shí)，可設(shè)置傾斜上游面，但應(yīng)注意，上游壩面的坡度不宜過(guò)緩，否則，在上游壩面容易產(chǎn)生拉應(yīng)力，對(duì)壩體強(qiáng)度不利。采用有利的開(kāi)挖輪廓線開(kāi)挖壩基時(shí)，利用巖面的自然坡度，使壩基面傾向上游。有時(shí)，有意將壩踵高程降低，使壩基面傾向上游，但這種做法將加大上游水壓力，增加開(kāi)挖量和混凝土澆筑量，故很少采用。當(dāng)壩基比較堅(jiān)固時(shí)，可以開(kāi)挖成鋸齒狀，形成局部的傾向上游的斜面，這種方法已廣泛采用。設(shè)置齒墻壩踵壩趾當(dāng)基巖內(nèi)有傾向下游的軟弱面時(shí)，在壩踵部位設(shè)齒墻，切斷較淺的軟弱面加大了滑動(dòng)體重量，又增加了滑動(dòng)面的面積，同時(shí)也增大了抗滑體的抗力。在壩基開(kāi)挖過(guò)程中出，當(dāng)發(fā)現(xiàn)了原來(lái)沒(méi)有預(yù)見(jiàn)到的夾層時(shí)，在壩趾下游處修建深齒墻可以增加尾巖抗力