【水利课件】重力坝稳定分析.ppt

《水工建筑物》--重力坝的抗滑稳定分析 §3.3 重力坝抗滑稳定分析 §3.3.1 重力坝抗滑稳定分析概述 §3.3.2 坝基破坏机理 §3.3.3 沿坝基面抗滑稳定分析 §3.3.4 深层抗滑稳定分析 §3.3.5 岸坡坝段抗滑稳定分析 §3.3.6 提高坝体抗滑稳定的工程措施 §3.3.7 稳定分析设计理论的历史沿革 §3.3.8 坝基抗滑稳定分析的发展 §3.3.9 现行规范中有关坝基抗滑稳定的有关规定与讨论 §3.3 重力坝抗滑稳定分析 §3.3.1重力坝抗滑稳定分析概述 问题的由来： 根据混凝土重力坝设计规范（DL5108-1999）8.1.2的相关规定，承载能力极限状态：坝体断面、结构及坝基岩体进行强度和抗滑稳定计算，必要时进行抗浮、抗倾验算；对需抗震设防的坝及结构，尚需按DL5703（水工建筑物抗震设计规范）进行验算。 稳定问题的种类： 抗滑稳定：坝体沿抗剪能力不足的薄弱面产生滑动； 抗浮稳定：坝体在上、下游水荷载作用下，产生向上浮起破坏形式； 抗倾稳定：上游坝踵以下岩体受拉产生斜裂缝及坝趾以下岩体受压发生压碎而产生倾倒滑移破坏形式。 §3.3.1 重力坝抗滑稳定分析概述 §3.3.1 重力坝抗滑稳定分析概述 主要关键词 （Keywords）： ★ 重力坝 （Gravity dam） ★ 抗滑稳定 （Stability against sliding） ★ 稳定分析 （ Stability analysis） §3.3.1 重力坝抗滑稳定分析概述 任务—着重介绍抗滑稳定分析方法。 目的—核算坝体沿坝基面或沿地基深层较弱结构面抗滑 稳定的安全度。 分析方法— 刚体极限平衡法(rigid limit equilibrium method)； 有限单元法(finite element method)； 地质力学模型试验法(model testing method)。 问题分类— 平面问题——各坝段独立受力。 空间问题——坝基内断层多条相互切割交错构成空间滑动体或地形陡峻的岸坡段。 §3.3.1 重力坝抗滑稳定分析概述 刚体极限平衡法： 将断裂面（指坝体、岩体或大坝与岩体组成的滑裂体等）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、剪应力），而忽略力矩的作用效应。 优点：概念清楚，计算简便，任何规模的工程均可采用； 缺点：是不能考虑岩体受力后所产生变形的影响，极限状态与允许的工作状态也有较大的出入。 §3.3.1 重力坝抗滑稳定分析概述 有限单元法： 可计算地基受力后的应力场和位移场，并可模拟地基中软弱结构面的局部化效应及多场耦合作用效应等，研究地基破坏的发展全过程。 优点：可以考虑复杂地基的局部化效应及材料的非线性本构关系，模拟地基及坝体变形与破坏的全过程等； 缺点：对有限元计算结果的应用及稳定判据的应用上尚需进一步研究。 §3.3.1 重力坝抗滑稳定分析概述 ★ 基于有限元法的重力坝抗滑稳定分析 一般常用的分析方法有： ♀超载法：将作用在坝体上的外荷载逐级加大，直至滑动面的抗滑稳定处于临界状态，外荷载增大倍数即为抗滑稳定安全系数； ♀强度储备法：降低软弱夹层和尾岩抗力体的抗剪参数值，直至沿滑动面的抗滑稳定处于临界状态，抗剪参数值的降低倍数即为安全系数； ♀剪力比例法：根据有限元法计算在设计荷载作用下滑动面上的正应力和剪应力分布，求出滑动面上总的抗滑力和和滑动力，两者的比值即为安全系数。 §3.3.1 重力坝抗滑稳定分析概述 地质力学模型试验法： 能较好地模拟基岩的结构、强度和变形特性，以及自重、静水压力等荷载，能形象地显示滑移破坏的过程。模拟内容不够全面和完善，不能完全依靠试验定量解决问题。 优点：能直观的模拟坝体与地基稳定体系中的主要影响因素及变形与破坏全过程； 缺点：模拟内容有限，往往需要依据经验作适当简化，模型一旦建立，不易修改、费用高、周期长，试验结果受到测试技术与若干不确定性因素的影响等。 §3.3.2 坝基破坏机理 荷载：坝体自重、上、下游坝面水压力、坝基渗透水压力、坝基岩体应力等。 研究方法：模型试验、数值分析等。 基本结论： ①在水库未蓄水或建成时的低水位状态，坝体自重引起地基下沉，坝踵大于坝趾，坝基面倾向上游；随着库水位的不断上升，坝踵位移逐渐上抬，坝趾位移变化不明显（时增时减，在工程意义上可认为基本不变）。库满时，大坝在产生向下游水平位移的同时，还有大致绕坝趾向下游转动的趋势，坝基一般倾向下游。 §3.3.2 坝基破坏机理 ②随着库水位的上升，在坝趾区不