土石坝第2部分幻灯片.ppt

4-31 容许渗透坡降[J]可按建筑物级别，以临界坡降除以安全系数求得。或当渗透变形的形式确定后，根据规范中有关图表选取临界坡降和允许坡降。 抗渗稳定性验算就是查验下列不等式是否成立： 4-32 四、防止渗透破坏改善渗透稳定性的工程措施： 1、提高土的抗渗性：土料设计时需考虑。 2、降低渗透坡降：设置水平与垂直防渗体，调整防渗结构的型式和尺寸。 3、降低下游渗流出口处的渗透压力：设置排水沟或减压井。 4、对可能产生流土的地段加盖重，盖重与被保护土体之间也要设反滤层。 4-33 *反滤层设计： (1)反滤层的主要作用：排水滤土，防止坝体和坝基在渗流逸出处产生渗透破坏。 (2)反滤层位置：J较大处 。 ——各种排水与坝体和地基之间 ； ——防渗体与上、下游坝壳之间，防渗体与坝基透水层之间。 (3)反滤层型式： 土反滤：由几层砂砾料按粒径沿渗流方向增大铺设。 土工织物反滤 。 4-34 土石坝的失稳状态： 是滑坡、液化、塑性流动。 (1)滑坡: 由于坝坡过陡或筑坝土料抗剪强度不够，使某一滑动面以上土体所受滑动力或滑动力矩超过了其下相应土体可能施加的抗滑力或抗滑力矩； 由于坝基土体抗剪强度不够，使部分坝体连同坝基一起滑动，尤其当坝基有软弱夹层时，滑动往往在该层发生。 第五节 稳定分析 4-35 ⑵液化: 易发生在由不紧密均匀细砂构成的坝体或坝基中。 发生的原因：饱和松砂受振动或剪切而发生体积收缩，但孔隙中的水分不能立即排出，沙砾相互接触的有效应力部分或全部转化为没有抗剪强度的孔隙水压力，砂粒就随水流动而“液化”。 4-36 ⑶塑性流动： 指坝体或坝基土的剪应力超过土体实有的抗剪强度，变形远超过弹性限值，失去承载能力，坝坡或坝角土被压出或隆起，或坝体、坝基发生严重裂缝，过量沉陷等情况。 坝体或坝基由软粘土构成又设计处理不当时才会出现这种现象。 4-37 一、土石坝滑坡滑动面的基本类型 ： ⒈曲线滑动面：近似于圆弧面，多发生于粘性土坡及厚的心墙坝、厚斜墙坝中。 ⒉折线滑动面：发生于非粘性土坡，以及斜墙连同保护层。 ⒊复合滑动面：发生于厚的心墙坝、由多种粘性土和非粘性土组成的多种土质坝、地基内有软弱夹层。 4-38 二、土石坝稳定分析方法 ： 1、应力应变分析法：以整个坝体连同坝体的应力场为计算对象，按应力、应变之间某种非线性本构关系建立数学模型，借助非线性有限元等现代计算方法，求得应力场内各点应力状态得数值解，各点应力与土体在各点相应强度对比，可知是否有破坏区域，如果没有，则安全。 4-39 2、滑动面法： 基于极限平衡理论根据坝型、土料及地基地质情况，结合经验选择不利工况，并假设若干个不利滑动面；计算每个工况、每个滑动面的抗滑力及滑动力；比较稳定安全系数，找出最小值，如其不低于规范规定的容许值，则认为坝坡抗滑稳定安全度得到验证。 根据滑动面形状，分为圆弧滑动法、折线滑动法和复式滑动法。 4-40 2、滑动面法： (1)圆弧滑动法： ①假定：假定土坡稳定问题为平面应变问题，滑动面为圆弧面，将滑动面内土体视为刚体，破坏时该土体绕圆心作旋转运动。安全系数K=抗滑力矩/滑动力矩。 ②具体方法： 瑞典条分法：不考虑条块间的作用力。 毕肖普法：考虑土条间的作用力 。 简化毕肖普法：考虑土条间水平作用力而忽略竖向作用力 。 4-41 2、滑动面法： (1)圆弧滑动法： 瑞典条分法： 计算时首先确定坝体浸润线的位置。将圆弧内土体分为若干条，在不同的区域采用不同的物理力学性质指标，坝体浸润线以上采用湿重度，下游水位以下用浮重度。 可用替代重度法代替渗透力的作用→对浸润线以下，下游水位以上的坝体，计算滑动力矩时用饱和重度，计算抗滑力矩时用浮重度。 4-42 2、滑动面法： (1)圆弧滑动法： 最危险滑动面：在分析时要假设一系列的滑动面进行试算，算出每个试算滑动面的稳定系数，稳定系数最小的滑动面即为最危险滑动面。 ·若考虑地震作用，一般采用拟静力法计算。 4-43 (2)折线滑动法——非粘性土坡计算： 4-44 (2)折线滑动法——非粘性土坡计算： ①假想把ABCEA分为两块，即ABD和BCED，滑块间的错动面为BD，在该面上，两土块间的相互作用力与BD面法线成摩擦角?3。 ②考虑AB、BD、BC三个面同时达到极限平衡状态（等安全度）。 以土块ABD极限平衡为条件求出P的表达式，再以土块BCED极限平衡为条件求出P的表达式，两者P相等，联立求解可以求出Kc。 4-45 2、滑动面法： (2)折线滑动法——非粘性土坡计算： 注意：在上述计算中，水位和折角?、?、?都是任意假定的。最危险水位及滑动面位置需通过试算才能确定。 4-46 2、滑动面法： (2)折线滑动法——斜墙及其保护层的计算： ①斜墙与保护层及斜墙与坝