水工建筑物重力坝的稳定分析

一、重力坝滑动失稳模式

（一）表面滑动 （二）浅层滑动 （三）深层滑动 二、抗滑稳定计算截面选取及计算方法

★破坏机理 ：重力坝岩基的破坏开始于坝踵附近的拉裂缝和扩张松弛，而后坝趾出现剪切屈服区且逐渐向上游发展，最后在坝下浅层岩基中上下游贯通，形成滑动通道，导致大坝的整体失稳破坏。

★（一）计算截面：坝基面或者坝体薄弱面

选择受力大，抗剪强度较低，最容易产生滑动的截面作为计算截面。重力坝抗滑稳定计算主要是核算坝基面及碾压混凝土层面上的滑动稳定性。另外坝基内有软弱夹层、缓倾角结构面时，也应核算其深层滑动性 。

★（二）抗滑稳定分析方法

1.单一的安全系数法： 计算公式有抗剪强度公式和抗剪断公式

2. 分项系数法极限状态设计方法：《混凝土重力坝设计规范》DL 5108—1999规定，重力坝的抗滑稳定承载能力极限状态进行计算，认为滑动面为胶结面，滑动体为刚体。

三、单一的安全系数计算法 （一）抗剪公式

1.滑动面水平时：Ks = f(∑W-U)/ ∑P

2.滑动面倾向上游：Ks = [f(∑WCosβ-U+∑PSinβ)]/( ∑PSinβ+∑WCosβ) 公式评价：本公式不考虑凝聚力，偏于安全，凝聚力作为安全储备，所以规定的安全系数较低。

（二）抗剪断公式

1.假定：认为砼与基岩接触良好，直接采用接触面上的抗剪断参数f′和c′。 2.公式：Ks′＝[f′(∑W-U)+C′A]/∑P 3.安全系数Ks′,设计规范规定：不分等级。

基本荷载组合：采用3.0； 特殊荷载组合：（1）采用2.5；（2）采用不小于2.3。 四、分项系数法

（一）特点：与原设计规范相比，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γ

０

、设计状况系数φ、

作用分项系数γ

ｆ

、材料性能分项系数γ

ｍ

和结构系数γ

ｄ

来代替设计的安全系数Ｋ。

（二）分项系数法基本公式（课本37页3-1、3-2）

核算坝基面抗滑稳定极限状态时，应按材料的标准值和荷载的标准值或代表值分别计算基本组合和偶然组合两种情况。

S(·)为作用效应函数，此处取S(·)＝∑PR为作用于滑动面之上的全部切向（包括滑动面之上的岩体）作用之和；R(·)为抗力函数，此处取R(·)＝∑fR∑WR + cR AR（∑WR滑动面上全部法向作用之和,fR坝基面抗剪断摩擦系数，cR坝基面抗剪断黏聚力）。

’

’

’

’

WRCRAR（课本38页） R()fR（四）分项系数法具体计算:

倾向上游滑动面计算式：

1.坝基面抗滑稳定水平滑动面计算式： S()PR2.坝体混凝土层面抗滑稳定计算同上，但计算参数的选择不同。 3.深层抗滑稳定分析。

①深层滑动：地基内往往存在着较弱夹层或缓倾角断层，坝体档水后，有可能沿这些薄弱面产生滑动。

②当坝基存在着不利的软弱夹层或缓倾角断层时，坝体有可能沿软弱面产生深层滑动 。 ③计算时选择几个比较危险的滑动面进行试算，然后做出比较分析判断。 ④目前尚无成熟的方法：1）单斜面深层滑动的计算；2）双斜面深层滑动。 ★五、提高坝体抗滑稳定性的工程措施

1.利用水重； 2．将坝基开挖成倾向上游的斜面； 3.在坝踵下设齿墙； 4.抽水措施； 5.加固地基； 6.利用预应力。