第一章 重力坝

1、 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 重力坝的荷载及荷载组合重力坝的荷载及荷载组合 第三节第三节 重力坝的稳定分析重力坝的稳定分析 第四节第四节 重力坝的应力分析重力坝的应力分析 第五节第五节 重力坝的结构可靠度设计重力坝的结构可靠度设计 第七节第七节 重力坝的材料和构造重力坝的材料和构造 第六节第六节 非溢流重力坝的剖面设计非溢流重力坝的剖面设计u 重力坝挡水后形成较大的重力坝挡水后形成较大的水位差水位差，坝体承受强大，坝体承受强大 水平水压力水平水压力向上的扬压力向上的扬压力 大大减轻了坝体大大减轻了坝体 的有效重量，使的靠自重维持稳定的重力坝体积的有效重量，使的靠自重维持稳定的重力坝体

2、积 很大。很大。u 研究表明对于高度研究表明对于高度抗剪摩擦系数抗剪摩擦系数n 规范要求的抗滑稳定安全系数更是比抗剪强度规范要求的抗滑稳定安全系数更是比抗剪强度 公式的大得多；同时公式的大得多；同时K值值不分坝的安全级别不分坝的安全级别。 基本组合基本组合K 3.0 特殊组合（特殊组合（1） K 2.5 假定坝体与坝基之间接触良好；假定坝体与坝基之间接触良好； 计算时考虑凝聚力的作用。计算时考虑凝聚力的作用。（3） 两个公式比较两个公式比较 n上述两个抗滑稳定计算公式是在上述两个抗滑稳定计算公式是在不同的假定不同的假定前提下前提下得到的；得到的；n抗剪断公式：抗剪断公式：物理概念明确，也较符合

3、实际，是近物理概念明确，也较符合实际，是近年来发展的趋势，年来发展的趋势，规范规范也推荐采用，但也推荐采用，但c现场现场试验值不稳定，因此试验值不稳定，因此K取值较大取值较大; n抗剪强度公式：抗剪强度公式： 形式简单，概念明确，计算方便，形式简单，概念明确，计算方便，多年来积累了丰富的经验，但公式中不考虑粘结力多年来积累了丰富的经验，但公式中不考虑粘结力与实际不符。与实际不符。由于不考虑由于不考虑c的作用，因此的作用，因此K取的较取的较小小（安全储备含在假定中，（安全储备含在假定中，K=1.0并不意味着处于并不意味着处于临界状态临界状态）; nf、f、c的大小对抗滑稳定影响很大，若取大则安的

4、大小对抗滑稳定影响很大，若取大则安全没有保证；取小了增大投资。如何选取这些值是全没有保证；取小了增大投资。如何选取这些值是抗滑稳定分析的关键。抗滑稳定分析的关键。 n工程实践表明：工程实践表明：坝基岩体较好时，采用抗剪断强度坝基岩体较好时，采用抗剪断强度公式是合适的。岩体较差时，采用抗剪强度公式是公式是合适的。岩体较差时，采用抗剪强度公式是合适的（合适的（取决于工程地质条件取决于工程地质条件）。）。n 目前关于深层滑动至今尚没有成熟的方法，常用的目前关于深层滑动至今尚没有成熟的方法，常用的 三种方法：三种方法： 刚体极限平衡法刚体极限平衡法 有限单元法有限单元法 地质力学模型试验法地质力学模型

5、试验法二、深层抗滑稳定分析二、深层抗滑稳定分析n 单一直线滑动面的计算比较简单，不予介绍。单一直线滑动面的计算比较简单，不予介绍。n 折线滑动面中折线滑动面中双滑动面双滑动面的情况最为常见的情况最为常见n 深层抗滑稳定计算以深层抗滑稳定计算以抗剪断公式抗剪断公式为主为主n 坝基内如果存在着软弱夹层，坝体挡水后，除了会坝基内如果存在着软弱夹层，坝体挡水后，除了会 沿坝基接触面滑动外，坝体可能连同部分基岩沿软沿坝基接触面滑动外，坝体可能连同部分基岩沿软 弱结构面滑移。弱结构面滑移。滑动面的滑动面的起点起点在坝踵处在坝踵处 滑动面的滑动面的转折点转折点假定在坝趾假定在坝趾 从坝趾作铅直线将滑动从坝趾

6、作铅直线将滑动岩体分割成两个块体岩体分割成两个块体 主动滑移体主动滑移体 抗力体抗力体 抗力抗力 1111111cossinsin()sincoscos()fWPRUc AKWPR等安全系数法等安全系数法 K1=K2 R 代入式代入式(1-21) OR (1-22)抗剪断公式抗剪断公式n 计算的计算的K如果不满足规范要求，采取工程措施。如果不满足规范要求，采取工程措施。 如果采取措施之后仍然不满足要求，可能是计算如果采取措施之后仍然不满足要求，可能是计算 方法不太合适，此时可采用方法不太合适，此时可采用抗剪强度公式抗剪强度公式。2222222cossin()cos()sinfWRUcAKRWn

7、 滑动体的形状（主要指滑动体的形状（主要指 角）是根据角）是根据坝体高度坝体高度和和软软弱结构面的位置弱结构面的位置（包括深度和倾角）是根据经验假定（包括深度和倾角）是根据经验假定的，先确定的，先确定 角的取值范围，在这个范围内取不同的角的取值范围，在这个范围内取不同的值，可得不同值，可得不同K，最小的最小的K取为安全系数取为安全系数。n SL3192005混凝土重力坝设计规范混凝土重力坝设计规范建议，建议， 计算时以计算时以刚体极限平衡法刚体极限平衡法为主，必要时可辅以为主，必要时可辅以有限有限 元法、地质力学模型试验元法、地质力学模型试验等方法复核。等方法复核。计算方法的几点说明：计算方法

8、的几点说明：n 抗力抗力R与水平面的夹角与水平面的夹角 也是事先给定的也是事先给定的，一般认为，一般认为 值在值在0 角度内变化角度内变化, 当当 =0时，时，R为水平方向，实为水平方向，实际上相当于假定接触面为非常光滑的铅直面，际上相当于假定接触面为非常光滑的铅直面，显然过显然过于安全。于安全。 值越小，值越小，K越小，结果越偏于保守。一般来越小，结果越偏于保守。一般来说，说，R的方向与前一滑动面平行是比较合适的。的方向与前一滑动面平行是比较合适的。n 极限平衡方法极限平衡方法不考虑岩体本身的应力和变形不考虑岩体本身的应力和变形 近似的结果近似的结果，但是计算简单且具，但是计算简单且具 有较

9、丰富的使用经验，仍被广泛采用。有较丰富的使用经验，仍被广泛采用。三、提高抗滑稳定的工程措施三、提高抗滑稳定的工程措施()fWUKP三、提高抗滑稳定的工程措施三、提高抗滑稳定的工程措施n 上游坝面下部向上游倾斜上游坝面下部向上游倾斜 利用部分利用部分水重水重来增强坝的稳定性，但是注意上游面来增强坝的稳定性，但是注意上游面 坡度不要太缓坡度不要太缓，以免出现，以免出现拉应力拉应力。n 把坝基开挖成向上游倾斜把坝基开挖成向上游倾斜 增加稳定性，另一方面也增加基岩开挖量和混凝土增加稳定性，另一方面也增加基岩开挖量和混凝土 回填量，需要经济分析后确定。回填量，需要经济分析后确定。n 在坝踵处做齿墙在坝踵处做齿墙 可以减少坝基开挖和混凝土回填，但是齿墙可以减少坝基开挖和混凝土回填，但是齿墙 可能被剪切开裂，齿墙不能做得太深。可能被剪切开裂，齿墙不能做得太深。n 采用抽水降压措施采用抽水降压措施 水泵定期抽水，可以水泵定期抽水，可以降低扬压力降低扬压力，但是也增加，但是也增加 了日常的运行管理和设备维护。了日常的运行