课件1土石坝基本理论.PPT

理论4-1 土石坝的稳定分析 （教材4.4） 一、概述 （一）土石坝的失稳型式 分析： 土石坝依靠土体颗粒之间的摩擦力来维持稳定。 土石坝体积肥大，如果土石坝的局部稳定性能能得到保证，则其整体稳定性也就能得到保证。因此，土石坝的稳定性问题主要是局部稳定问题。 （二）土石坝坝坡滑动失稳的型式 （1）曲线滑动（如图所示） （2）直线和折线滑动面（如图所示） 在均质的非粘性土边坡中，滑动面一般为直线；当坝体的一部分淹没在水中时，滑动面可能为折线。 在不同土料的分界面，也可能发生直线或折线滑动。 （3）复式滑动面 二、 荷载及安全系数 （一）荷载： （1）自重 （2）渗透动水压力 （3）孔隙水压力 使土的抗剪强度降低 （4）地震惯性力 （二）稳定计算情况 1．正常运用情况 (1)上游为正常蓄水位，下游为最低水位，或上游为设计洪水位，下游为相应最高水位，坝内形成稳定渗流时，上下游坝坡稳定验算。 (2)水库水位处于正常和设计水位之间范围内的正常性降落， 2．非常运用情况I (1)施工期，考虑孔隙压力时的上下游坝坡稳定验算。 (2)水库水位非常降落，如自校核洪水降落至死水位以下，以及大流量快速泄空等情况下的上游坝坡稳定验算。 ’ (3)校核洪水位下有可能形成稳定渗流时的下游坝坡稳定验算。 3．非常运用情况Ⅱ 正常运用情况遇到地震时上下游坝坡稳定验算。 （三）抗滑稳定安全系数的采用 规范一：《DL5180-2003 水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》 按瑞典圆弧法计算时的容许最小抗滑稳定安全系数 三、土料抗剪强度指标的选取 土的抗剪强度指标主要指总抗剪强度指标（凝聚力c和内摩擦角）和有效抗剪强度指标（（凝聚力和内摩擦角）。通常可以采用室外原位测试方法测定，或室内剪切试验方法确定。 室内抗剪强度指标测定方法有3种：不排水剪、固结不排水剪和排水剪。 四、坝坡稳定分析方法 （一）圆弧滑动面稳定计算 1 瑞典圆弧法 瑞典圆弧法是目前土石坝设计中坝坡稳定分析的主要方法之一。该方法简单、实用，基本能满足工程精度要求，特别是在中小型土石坝设计中应用更为广泛。 （1）基本思路 假设滑动面为一个圆柱面，在剖面上表现为圆弧面。将可能的滑动面以上的土体划分成若干铅直土条，不考虑土条之间作用力的影响，作用在土条上的力主要包括：土条自重、土条底面的凝聚力和摩擦力。 瑞典圆弧法安全系数定义为：土条在滑动面上所提供的抗滑力矩与滑动力矩之比。 （2）计算步骤 (1)确定圆心、半径，绘制滑弧。 (2)将土体分条编号。为便于计算，土条宽取b＝0.1R(圆弧半径)，圆心以下的为0号土条：向上游为1，2，3，…向下游为一1，一2，一3，…如图4—38所示。 (3)计算土条重量。计算抗滑力时，浸润线以上部分用湿容重，浸润线以下部分用浮容重；计算滑动力时，下游水面以上部分用湿容重，下游水面以下部分用饱和容重。 (4)计算安全系数。 （3）计算公式 1）有效应力法计算，且计入地震荷载时 2）有效应力法，不计地震荷载时， 瑞典圆弧法安全系数K的计算公式为： 3）按总应力法计算时，瑞典圆弧法安全系数K为： 2 简化的毕肖普法 毕肖普法是对瑞典圆弧法的改进。其基本原理是：考虑了土条水平方向的作用力（即Ei≠Ei+1≠0），忽略了竖直方向的作用力（即令Xi=Xi+1=0）。如图。由于忽略了竖直方向的作用力，因此称为简化的毕肖普法。 简化的毕肖普法公式为： 3 折线滑动面的稳定分析 采用滑楔法分析计算。 （二）最危险滑裂面的确定 上述滑动圆弧的圆心和半径都是任意选定的，求得的安全系数一般不是最小的，需经多次试算才能找到最小安全系数，如何用最少的试算次数，寻到最小的安全系数，过去不少学者进行过研究，适合均质坝的两种常用方法有： B.B方捷耶夫法。 费兰钮斯法 理论4-2 面板堆石坝 （教材4.9） 一、面板堆石坝的概念及特点 （1）就地取材 （2）施工度汛容易 （3）对地形、地质适应性强 （4）方便机械化施工 （5）坝身不能泄洪 二、钢筋混凝土面板堆石坝的剖面尺寸 1、坝顶 基本同土坝 2、坝坡 1:(1.3～1.4) 三、钢筋混凝土面板堆石坝的构造 （1）防渗面板 要求： 强度、不透水性、耐久性； 施工时间：坝体完成初始变形后； 伸缩缝、施工缝：适应坝体变形、施工要求、温度变化； （2）趾板 作用：面板的底座、灌浆的盖板、滑模的起始工作面； 理论4-3 土石坝与地基、岸坡及其他建筑物的连接 （教材4.8） 1.均质土坝与地基的连接 2.斜墙与岩石岸坡的连接 3.土坝与重力坝的插入式连接 * 曲线滑