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§1.3 重力坝的断面设计(加)(cross-sectional profile) 断面设计的基本经验 断面设计的主要原则 基本断面的确定 重力坝的实用断面 基本剖面(original profile)的确定 基本剖面的定义： 所谓基本剖面是指坝体在自重、库水压力和扬压力三项主要荷载作用下，满足强度和稳定要求的、最小的三角形断面。 代入后求得上游坝面: 下游坝面: ? 令上游坝面应力 =0,得 （*） 为使B为最小，可令上式的微分为零，简化整理得： （**） 取 得： ＝－0.2，即 上游面成为倒悬(adverse gradient, overhang)，这对施工是很不利的。 抗滑稳定安全系数(safety factor)表（摩擦公式） 重力坝的实用断面(applied profile) 重力坝的基本剖面确定后，需考虑其他荷载和运用条件，修正基本断面(如图)。 如果有泥沙压力、冰压力，则需加宽坝体； 如果有风浪则需要加高坝体，以免库水翻过坝顶； 如果考虑坝上交通，则需要加宽坝顶。 实用断面与基本断面的关系 超高 (freeboard)表（m） 本节完 §1.4 重力坝的稳定分析 抗滑稳定分析 本课程只讲刚体极限平衡法——就是将断裂面（指坝体、岩体或大坝与坝体组成的滑裂体等）看成刚体，不考虑滑裂体本身和滑裂体之间变形的影响，也不考虑滑裂面上应力分布情况，仅考虑滑裂面上的合力（正压力、重力），而忽略力矩的作用效应。 重力坝稳定破坏(失稳)的模式 表面滑动 浅层滑动 深层滑动 我国修建了大中型重力坝100余座，其中有1/3存在深层滑动问题。 沿坝基面的抗滑稳定分析 稳定破坏机理： 比较复杂，取决于地基条件。对于均匀地基情况，其破坏过程是： 1）在坝踵处岩基和胶合面出现微裂松弛区； 2）在坝踵处基岩和胶合面出现局部剪切屈服，进而屈服范围逐渐增大并向上游延伸； 3）形成滑动通道，导致大坝的整体失稳。 坝基面滑动——抗剪强度公式 坝体与坝基间看成是一个接触面，而不是胶接面。当接触面呈水平时，其抗滑稳定安全系数为： 摩擦系数f的选取问题 一般由若干组试验确定。但由于试验岩体自身的非均匀性质和每次试验条件不可能完全相同，导致试验成果具有较大的离散性，如何选用试验值，还值得研究。 摩擦系数f的选取问题（续） ? 根据国内外已建工程的统计资料，混凝土与基岩的f值常取在0.5～0.8之间。 抗剪强度公式和抗剪断公式选用 从上述两个公式看出，抗剪公式忽略了凝聚力，不合乎实际，而抗剪断公式则考虑，物理概念明确，比较符合坝体的实际情况，逐渐采用较多。 我国《SDJ21—78》补充规定中建议：当坝基内不存在可能导致深层活动的软弱面时，应按抗剪断强度公式计算；对中型工程中的中、低坝，也可按抗剪强度公式计算。 深层抗滑稳定分析 当坝基内存在不利的缓倾角软弱结构面时，在水荷载作用下，坝体有可能连同部分基岩沿软弱结构面产生滑移，即所谓的深层滑动。 地基深层滑动情况十分复杂，失稳和计算方法还在探索之中。在设计中，应该： ?查明地基中主要缺陷，确定失稳边界，测定抗剪强度参数； 选择合理的计算方法，并规定相应的安全系数； 选择提高深层稳定性的措施，满足安全系数。 深层抗滑稳定分析（略） 在深层抗滑稳定分析中，一般根据深层抗滑体的不同，分为： 单斜面深层抗滑稳定分析 当滑裂面只有一个软弱面时，坝体与滑裂面上的部分地基可以联合起来视作刚体，用抗剪强度公式计算安全系数。但是对于要求的安全系数，尚无明确规定，一般取为 双斜面深层抗滑稳定分析 双斜面深层抗滑稳定分析 计算时将滑移体分成两区，在其分界面BD上，引