讲课比赛-重力坝抗滑稳定分析2全解.ppt

3.3 重力坝的抗滑稳定分析 主要内容 重力坝失稳破坏的主要模式 重力坝稳定分析的内容 重力坝稳定分析的计算方法 沿建基面的抗滑稳定分析 提高抗滑稳定性的工程措施 抗滑稳定分析方法的发展趋势 一、重力坝失稳破坏的主要模式 1、沿抗剪能力不足的薄弱层面滑动（滑移破坏） 沿建基面滑动 深层滑动 重力坝发生滑动失稳的实例 1895年，法国Bouzey重力坝（22m）因设计时未考虑作用于坝基上的扬压力失事。 1928年，美国圣弗兰西斯坝（62m），由于坝基泥质胶结砾岩浸水崩解和岩层中的石膏细脉溶解，发生滑移失事。 1983年，美国圣奥斯汀重力坝（20.7m），有152m长的坝段沿石灰岩中的页岩软弱夹层发生滑动破坏。 国内，据1979年不完全统计，未能及时发现坝基内的软弱夹层，以致改变设计延误工期和后期加固的大中型闸坝就有30余座。我国修建的100余座重力坝中，有1/3存在深层滑动问题。 （1）刚体极限平衡法——规范使用 目前在进行抗滑稳定分析时，设计部门使用的规范： SL319-2005《混凝土重力坝设计规范》(安全系数法) DL5108-1999《混凝土重力坝设计规范》(分项系数极限状态设计法) 抗滑稳定问题分类: 按平面问题分析：河床坝段 按空间问题分析：岸坡坝段 四、沿坝基面的抗滑稳定分析 四、沿坝基面的抗滑稳定分析 五、提高重力坝坝基面抗滑稳定的工程措施 五、提高重力坝坝基面抗滑稳定的工程措施 五、提高重力坝坝基面抗滑稳定的工程措施 五、提高重力坝坝基面抗滑稳定的工程措施 5 提高重力坝坝基面抗滑稳定的工程措施 六、抗滑稳定分析方法的发展趋势 刚体极限平衡法存在的问题 以经验为基础，计算方法可靠，但理论研究不透； 滑动破坏沿人们事先假定的方向进行。 刚体极限平衡法属于定值、确定性方法，不能全面反映影响结构安全性的变异性因素。 趋势1：非线性有限元法（FEM） FEM可以通过研究大坝与地基的应力与变形发展过程，研究其破坏失稳发展的全过程，进一步揭示其破坏失稳的机制。 六、抗滑稳定分析方法的发展趋势 趋势2：可靠度设计法 基于随机变量的统计与分析，用结构的失效概率或可靠度来度量坝体的抗滑稳定安全度。 属于非确定性设计方法，可以有效地处理工程中遇到的各种因素的随机性。 使结构安全性从以往的长期主要依靠工程经验的定性分析阶段发展到以概率统计数学为基础的定量分析阶段，是结构设计思想和方法上的一个质的飞跃。 小结 重力坝主要的失稳模式 抗滑稳定分析的内容 抗滑稳定分析的方法 计算沿坝基面抗滑稳定性的两种公式及其区别 提高重力坝的抗滑稳定性的工程措施 * 重庆交通大学河海学院 董玉文 建基面 软弱结构面 沿坝基面滑动失稳过程： 坝踵胶结面出现微裂松弛区→坝趾胶结面出现局部剪切屈服→屈服范围向上游延伸→整体滑动失稳 失稳模式1——滑动失稳 三峡左5坝段滑移模式 失稳模式1——滑动失稳 金沙江向家坝水电站 失稳模式1——滑动失稳 金沙江向家坝右非1坝段地质剖面图 2、坝踵及以下岩体受拉开裂、坝趾受压破碎产生的倾倒滑移破坏（强度不足破坏） ?倾倒破坏具体计算方法尚不够成熟完善； ?倾倒失稳情况很少发生（要求坝踵不出现拉应力）。 重力坝失稳模式2 验算坝体沿坝基面的抗滑稳定安全度； 验算整体沿深层软弱结构面抗滑稳定的安全度。 坝基面 软弱面 二、重力坝抗滑稳定分析的内容 三、重力坝的抗滑稳定分析的方法 将坝体、岩体或大坝与坝体组成的滑裂体看成刚体; 不考虑滑裂体本身和滑裂体之间变形及滑裂面上应力分布; 仅考虑滑裂面上的合力，忽略力矩的作用效应。 （2）数值方法 （3）模型试验法 如有限元法、块体元法、流形元法等。该方法目前还没有设计控制标准。 向家坝有限元模型 三、重力坝的抗滑稳定分析的方法 三、重力坝的抗滑稳定分析的方法 三、重力坝的抗滑稳定分析的方法 1、抗剪强度公式（摩擦公式）（只接触，不胶结） 接触面水平时： ∑W：接触面以上的总铅直力 ∑P：接触面以上的总水平力 U：作用在接触面上的扬压力 f：接触面间的摩擦系数 只计摩擦力，不计凝聚力。 稳定分析时，可取一个坝段或取单位宽度进行计算。 1、抗剪强度公式(摩擦公式）（只接触，不胶结) 四、沿坝基面的抗滑稳定分析 ? β＞0，倾向上游，有利于抗滑稳定！ ? β＜0呢？ 接触面倾斜时： 2、抗剪断公式 规范规定的参数取值方法： ? 规划阶段：可参考规范经验值选用； ? 可研、设计阶段：经试验确定； ? 中型工程的中、低坝，若无条件进行野外试验时，宜进行 室内试验，并参照规范经验值选用。 抗剪断凝聚力 抗剪断摩擦系数 强度参数的取值对工程量的影响很大。新安江若f 减少0.01，砼增加2万方。 坝基面面积 四、沿坝基面的抗滑稳定分析 表3-4 抗滑安全系数Ks、K’s