第10章坝基岩体稳定分析140414

工程地质学坝基岩体稳定的工程地质分析三峡水利枢纽工程葛洲坝水利枢纽工程何鹏摄于2009年3月25日胡佛大坝右坝肩（内华达州侧）ColoradoRiverandGlenColoradoRiverandGlen

CanyonDamatPage,AZ.Viewdownstream.RocksarepartoftheGlenCanyongroupofTriassicandJurassicage.土石坝，何鹏摄于美国加州PiruCreek，2009年5月19日上游坝壳下游坝壳防渗心墙有溶蚀洞穴或潜蚀掏空现象裂隙密集带全强风化带坝基或两岸岩体中有较大的导致坝体破坏的变形失稳方式沉陷变形滑动变形（最主要的破坏形式）不均匀沉陷的地质因素坝基或两岸岩性软硬不一，弹性模量相差悬殊断层破碎带1.坝基岩体滑动破坏类型沿坝底与基岩的接触面②基岩面处理不当或混凝土浇筑质量不好浅层岩体内的剪切破坏①基岩体软弱②基岩体表部风化破碎层没有挖除干净坝基岩体较深部位，主要沿软弱结构面产生剪切破坏坝基岩体较深部位存在多组软弱结构面取自混凝土与基岩的接触面取自软弱或破碎岩体内取自基岩体中的软弱结构面类型产生部位产生原因τ计算指标

c、φ值表层滑动浅层滑动深层滑动基岩太完整坚硬，其强度远超过混凝土坝体强度2.坝基岩体深层滑动的边界条件分析周边的切割软弱面（AEDBFCAEFB）滑出空间（下游）（临空面HGCD）横向切割面：走向∥坝轴线(常是拉裂面)切割面侧向切割面：走向⊥坝轴线(一般不考虑其抗滑作用)⑴构成滑动的“三面”连续的滑动面（ABCD）坝轴线下游临空面指:滑移体与变形空间相邻的面变形空间：滑移岩体可向之滑移而不受阻障或阻力很小的自由空间水平临空面分为陡立临空面·深潭、深漕、溶洞、溢流冲刷坑·可压缩的大破碎带、节理密集带、软弱岩层滑动面由平缓的软弱结构面构成低于坝基底面与基岩接触面的抗剪强度其抗剪强度低于岩体中其它界面或部位的抗剪强度页岩夹层泥化夹层卸荷裂隙节理峨眉山龙门洞地质实习点，何鹏摄于2001年11月可单一其出现形式可由两组或多组结构面组成⑵滑移破坏形式岩层产状平缓产生滑动的原因坝基岩性软弱软弱夹层埋藏浅现象：在水平推力作用下,下游岩层容易向上弯曲形成浅层滑动滑移组合方式软弱结构面愈平缓,作用其上的下滑力愈大,抗滑力愈小

软弱结构面缓倾上游(倾角＜30º)

下游横向切割面：坝踵附近与坝轴线近于平行的结构面侧向切割面：平行河流方向的结构面滑动面：缓倾上游的软弱结构面滑移方式——直接由河床滑出（滑移的临空面为河床）最常遇到最危险临空面为坝址附近的深潭、深漕或冲刷坑坝基τmax方向常与软弱面近于平行

软弱结构面缓倾下游(倾角＜30º)坝址附近较厚的软弱岩层或构造破碎带河床面（当坝址附近有倾向上游的软弱面）滑移方式—沿软弱面向水平或陡立临空面滑出此类滑动面常具有较高的抗剪强度但存在着陡倾层状岩层一般不利于形成单一滑动面陡倾岩层面层间法向裂隙延续性差的缓倾裂隙或构成阶梯状，或近似弧形的滑动面的可能32030028020340406080北5030100103050（条数）·················70402020101020条数北东南西走向北西320°～330°倾向北东倾角15°～25°本次随机调查共20条？？河流方向⑶边界条件的阻滑因素·经济合理地利用岩体自身的抗滑能力·节省工程投资滑动面的阻滑因素滑动面的起伏差滑动面的连续性夹泥层的尖灭滑动面被其它断裂错断侧向切割面的阻滑因素一般不将其阻滑因素带入稳定计算，而用作安全储备当侧向切割面的倾角不是90º时侧向切割面与滑动方向小角度斜交时有较大阻滑力考虑边界条件阻滑因素的目的·无陡立临空面坝下游抗力体存在条件·滑动面近水平或倾向下游抗力组成抗滑力—抗力体的重力沿bc斜面的分力摩擦力,由抗力体的重力沿bc斜面的垂直分力坝体合力R作用于bc面上的分力产生坝基下可能发生滑移的岩体中，有时下游的局部岩体具有支撑或抗滑的作用，这部分岩体即为抗力体指：抗力体的破裂面第一破裂面：对危险滑移体起主要抵抗作用的面（已有倾向上游的软弱结构面或假定的计算面）第一破裂面第一破裂面第二破裂面：与主移体分割开的面（假定为通过下游坝趾的铅直面）第二破裂面拱端推力N平行于拱端切线方向的轴向推力H沿半径方向的切向力V3.拱坝坝肩岩体滑动的边界条件分析VEHOAN作用方向：斜向岸里偏下游分解为美国加州MonticelloDam坝肩岩体滑移条件VEHOAN·分力方向以外的结构面成为其横向切割面·在分力夹角范围内的侧向滑动面·河谷边坡构成天然的临空面层面断层裂隙面构成底滑面·岩体下部近水平或较平缓结构面软弱夹层1234各种地形地质条件对拱坝坝肩岩体稳定的影响重庆云阳盖下坝水电工程双曲拱坝右坝肩岩体何鹏摄于2011年1月20日美国北加州贝莉耶萨湖区地质图MonticellodamMonticello双曲拱坝，何鹏摄于美国北加州贝莉耶萨湖，2009年6月20日贝莉耶萨湖上神奇的大洞何鹏摄于美国北加州贝莉耶萨湖，2009年6月20日4.坝基岩体抗滑稳定计算及计算参数的选定f′、c′是抗剪断试验的结果较完整的基岩K′＝＝f′(∑V－U)＋c′A∑H阻滑力滑动力两个公式比较·形式一致·参数不同f值是摩擦试验（抗剪试验）的结果·适用对象不同混凝土与基岩的胶结面K′的计算适用于③

采用值（据工程特点、重要性）②

建议值（考虑工程地质特点）

⑵计算参数(ff’c’)的确定重要性：确保工程的安全、经济确定步骤①

试验值（试验成果）K的计算适用于光滑平整滑动面K＝阻滑力滑动力＝f(∑V－U)∑H⑴常用稳定计算公式⑶地质因素对f、c值的影响·地质参数随时间会发生变化粗糙度：越光滑，抗剪强度越小考虑地质因素的原因·实验成果不能完全模拟现场情况连续性：连续性越好，抗剪强度越小①

滑动面的影响平整度：起伏差越大，抗剪强度越大充填度：充填度越大，抗剪强度越小②

地下水循环渗流条件主要表现在渗入的地下水对滑动面力学参数的降低上a.

面积加权法求平均的f、c值f＝A1f1＋A2f2＋···＋AnfnA1＋A2＋···＋Anb.

应力加权法求平均的f、c值f＝σ1A1f1＋σ2A2f2＋···＋σnAnfnσ1A1＋σ2A2＋···＋σnAnc.

变形一致原则求f、c值·各部位岩层变形位移值一致计算假设条件·各部位岩层应力状态不同③

不均匀岩土坝基的影响·不同岩层选用与该变形值对应的f、c值进行综合计算⑷抗剪强度指标的经验数据5.降低坝基岩体抗滑稳定性的作用⑴渗透水流对坝基岩体稳定性的作用·滑动面上起到抵消正应力从而降低抗滑力的作用①渗透压力对滑动岩体的作用作用·横切面上起到滑移的推动作用分布情况渗透到坝基下的水流在上下游水头差的作用下对可能滑动岩体产生的水压力，其大小等于该作用点的水头高度乘以水的容重渗透压力：②潜蚀（管涌）⑵坝下游河床冲刷问题2010年7月19日22时，湖北宜昌，三峡大坝泄洪。·为滑动造成陡立临空面冲刷的后果·或造成岸坡的不稳定安全规定·对于陡倾岩层：L/d>2.5·对于缓倾岩层：L/d>5.0成坑控制因素·往往受断裂破碎带的控制·缓倾软弱夹层更易形成较深冲坑·节理越发育,结构体体积越小,越易形成冲坑6.坝基处理

软弱破坏带的处理清基裂隙岩层的处理清基要求：视不同坝型、坝高而定预留保护层主要涉及建基面处理建基面应有起伏并倾向上游清基将坝基表部松散软弱、风化破碎的岩层及浅部的软弱夹层开挖清除，使坝体放在比较新鲜完整的岩体或较致密、坚实的土层上的工作指：接触灌浆：在基础和地基的接触部位实施的灌浆，以加强二者间的结合强度灌浆通过基岩上的钻孔，将具有粘结性的浆液压入裂隙或空隙中，从而提高破碎岩体的完整性和强度固结灌浆：为防渗透目的实施的灌浆，通过单孔间浆液扩散范围的相互搭结而形成立体防渗帷幕帷幕灌浆：软弱破碎带的处理陡倾角：混凝土塞、拱缓倾角明挖或洞挖

预应力锚固或混凝土桩云南违建蓄水坝突垮塌夺走16条人命副省长痛斥

新华网云南频道(记者杨跃萍王长山)如一大碗水“悬”在云南省彝良县小草坝乡大桥村3个村民小组上方的双龙电站附属蓄水塘坝，7月21日凌晨6时20分左右突然垮塌，怒吼着的洪水向宁静的村庄袭来，16位村民瞬间被夺去生命，23人受伤。

据当地有关部门调查，初步认定这个蓄水塘坝建设违反了基本建设程序，由双龙电站业主擅自修建，项目无立项审批、无规划设计、无开工许可、无竣工验收、无人看守管理。

塘坝为何会垮塌？有关部门目前初步查明，地质破碎、连日暴雨、项目违规建设等综合因素导致了双龙电站附属蓄水塘坝发生垮塌。

7月21日双龙电站附属蓄水塘坝垮塌后，当地公安、检察、监察等部门迅即开展了调查取证工作。经调查鉴定，初步认定这一于2003年动工修建、当年投入使用的塘坝为双龙电站业主郑尚瑛擅自修建，项目无立项审批、无规划设计、无开工许可、无竣工验收。

这个严重违反基本建设程序的项目埋下了众多隐患：选址不当、设计不当、施工质量不过关。据昭通市人民政府提供资料，经工程技术鉴定专家组调查，双龙电站附属蓄水塘坝建于泥盆系地层中厚层状的石英砂岩上，右岸有一破碎带宽1～2米，岩石强风化，而塘坝拱坝右坝端就置于破碎带上。而且施工时清基开挖未将强风化岩体及破碎带全部清除。坝体砌石没有一定的块体要求，特别是拱坝的坝体填心部分不适宜地使用了浆砌乱石。塘坝两端坝肩嵌入基岩