比赛-重力坝抗滑稳定案例分析.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。 （1）刚体极限平衡法——规范使用 刚体极限平衡法: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。 （2）数值方法——有限元法、块体元法、流形元法等 （该方法还没有设计控制标准） （3）模型试验法 目前在进行抗滑稳定分析时，设计部门使用的规范主要是： ? 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——各坝段独立受力，河床坝段一般作为平面问题处理。 ? 按空间问题分析——当河床坝段坝基内断层多条相互切割交错构成空间滑动体时；地形陡峻的岸坡坝段。 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、提高重力坝抗滑稳定的工程措施 五、提高重力坝抗滑稳定的工程措施 五、提高重力坝抗滑稳定的工程措施 五、提高重力坝抗滑稳定的工程措施 5 提高抗滑稳定的工程措施 5 提高重力坝抗滑稳定的工程措施 5 提高重力坝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，计算方法依据刚体极限平衡法。 趋势1：非线性有限元法（FEM ） 极限平衡法不能反应地基内及滑动面的应力与位移分布，求解时引入许多假定，对于某些具有特殊地质条件的复杂工程，可能因为忽略了某些控制性因素而得出不符合实际的结果。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 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因素的客观变异性（如荷载、材料参数、几何尺寸等）。 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，使得抗滑稳定计算具有明确的综合安全度概念。 可靠度设计法属于非定值设计方法，可以有效地处理工程中遇到的各种因素的随机性，它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 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 沿建基面滑动 沿深层软弱面滑动 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 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 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 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 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： 接触面倾斜时： ? f 的取值对工程量的影响很大。新安江f 减少0.01，砼增加2万方。 ? 倾向上游有利于抗滑稳定！ 2、抗剪断公式 ? 抗剪断强度：是指在任一法向应力下，横切结构面剪切 破坏时岩体能抵抗的最大剪应力； ? 抗剪强度：是指在任一法向应力下，岩体沿已有破裂面剪切破坏时能抵抗的最大剪应力。 四、沿坝基面的抗滑稳定分析 表3-4 抗