重力坝的抗滑稳定分析

水工建筑物重力坝设计主讲人：吴伟民教授专业带头人高级工程师一级建造师土木工程师三峡混凝土实体重力坝故县混凝土实体重力坝潘家口水库宽缝重力坝伊泰普混凝土空心重力坝涌溪碾压混凝土重力坝南告浆砌石重力坝本项目包括以下教学内容重力坝设计非溢流坝的剖面设计重力坝的认知重力坝的地基处理重力坝的荷载及组合·重力坝的材料与构造重力坝的深式泄水孔重力坝的应力分析重力坝的抗滑稳定分析溢流重力坝水利水电建筑工程重力坝设计重力坝的抗滑稳定分析（1）能计算抗滑稳定安全系数大小；（2）能判断坝体的抗滑稳定状况，并能对不稳定情况提出最佳的处理方案；（3）掌握提高坝体抗滑稳定的工程措施。（1）掌握重力坝抗滑稳定分析目的和类型；（2）掌握重力坝抗滑稳定安全系数计算公式、公式含义及适用情况（单一的安全系数法、分项系数的极限状态设计方法）；（3）掌握提高坝体抗滑稳定的工程措施。（1）按时到课，遵守课堂纪律，回答问题；（2）认真练习布置任务，按时上交作业；（3）认真完成预习任务。教学目标知识目标技能目标态度目标1.抗滑稳定计算截面的选取2.重力坝抗滑稳定计算3.提高坝体抗滑稳定的工程措施4.应用案例5.实训任务6.课堂小结与训练点评7.作业布置教学任务1.抗滑稳定计算截面的选取任务1、抗滑稳定计算截面的选取（2）计算截面：选最容易产生滑动的截面作为计算截面。坝基面、混凝土层面、软弱夹层、缓倾角结构面。（1）验算抗滑稳定的目的：核算坝体沿坝基面或沿地基深层软弱结构面抗滑稳定的安全度。任务2、重力坝抗滑稳定计算（一）抗剪强度公式（二）抗剪断强度公式

允许的抗滑稳定安全系数所有铅直向下的力所有铅直向上的力所有水平作用力抗剪断凝聚力计算截面面积荷载组合Kˊ基本组合3.0特殊组合(1)2.5(2)2.3荷载组合坝的级别123基本组合1.101.051.05特殊组合（1）1.051.001.00（2）1.001.001.00

按抗剪强度或抗剪断强度公式计算的坝基面抗滑稳定安全系数K或Kˊ值不应小于表中数值。坝基面抗滑稳定安全系数Kˊ坝基面抗滑稳定安全系数K允许的抗滑稳定安全系数对基本组合对偶然组合结构重要性系数设计状况系数永久作用分项系数永久作用标准值可变作用分项系数可变作用标准值基本组合结构系数材料性能的标准值材料性能分项系数几何参数的标准值偶然组合结构系数偶然作用代表值（三）承载能力极限状态法抗滑稳定极限状态抗力函数抗滑稳定极限状态作用效应函数作用效应函数结构及构件抗力函数ΣPR

ΣPC

——计算层面上全部切向作用之和（kN）；ΣWR

ΣWC

——计算层面上全部法向力作用之和（kN)；——计算层面上抗剪断摩擦系数；——计算层面上抗剪断凝聚力；AR

AC

——计算层面截面积（m2）。上游坝面的坡度不宜过缓，否则容易产生拉应力。任务3、提高坝体抗滑稳定的工程措施2.采用有利的开挖轮廓线（1）利用岩面的自然坡度，使坝基面倾向上游;1.利用水重

（3）可以开挖成锯齿状，形成局部倾向上游的斜面。（2）将坝踵高程降低，使坝基面倾向上游;注意点：（1）在坝踵部位设齿墙，切断较浅的软弱面。3.设置齿墙4.抽水措施

当下游水位较高，坝体承受的浮托力较大时，可考虑在坝基面上设置排水系统，定时抽水以减少坝底浮托力。（2）在坝趾部位设置齿墙，将坝趾放在较好的岩层上，更多地发挥抗力体的作用，在一定程度上改善了坝踵应力。

在靠近坝体上游面，采用高强度钢索锚固，并施加预应力，既可增加坝体的抗滑稳定，又可消除坝踵处的拉应力。国外有些支墩坝，在坝趾处采用施加预应力的措施增加坝体抗滑稳定将部分坝段或整个坝体的横缝进行局部或全部灌浆，以增强坝的整体性和稳定性。7.预加应力措施5.

地基加固处理包括：固结灌浆以及断层、软弱夹层的处理等。6.横缝灌浆在坝基内布置防渗帷幕和排水幕以降低扬压力。8.地基防渗与排水

空腹重力坝或宽缝重力坝，可在空腔内填块石，提高坝体稳定性。拦河大坝河床部分为溢流坝段，两岸为挡水坝段。坝基最低高程为78m，坝顶高程为173.3m，最大坝高为95.3m，混凝土重力坝由3种不同的坝型组成，右岸0号～1号坝段和左岸18号～23号坝段为混凝土实体重力坝，5号～7号坝段为混凝土空腹重力坝，其余坝段为宽缝重力坝。9.空腹抛石

任务4、应用案例根据“单元3”所拟定的非溢流坝基本剖面和荷载计算成果，当f′=0.8，c′=500kPa时，分析“正常蓄水位情况”下重力坝的抗滑稳定性。

解：＞［Ks′］=3故在正常蓄水位情况下，坝基面的抗滑稳定性满足要求。

某高山峡谷地区规划的水利枢纽，拟定坝型为混凝土重力坝，其任务以防洪为主、兼顾灌溉、发电，为3级建筑物，试根据提供的资料设计非溢流坝剖面。1.水电规划成果上游设计洪水位为355.0m，相应的下游水位为331.0m；上游校核洪水位356.3m，相应的下游水位为332.0m；正常高水位354.0m；死水位339.5m。2.断面计算成果：设计洪水波长11.478m，波高1.124m；校核情况波长5.573m，波高0.473m。坝顶高程357.3m，防浪墙高1.3m，坝基高程326.m，坝高31.3m。上游折点位置346.0m，折坡坡度1:0.2，下游坡度1:0.75。灌浆帷幕中心线距上游坝踵5.3m，排水孔中心线距防渗帷幕中心线1.5m。训练内容：（一）计算各荷载大小（二）验算坝基抗滑稳定性任务5、训练任务

解：（一）荷载计算及组合

以设计洪水位情况为例进行稳定和应力的极限状态验算（其它情况略）。

设计洪水情况的荷载组合：

自重+静水压力+淤沙压力+扬压力+浪压力。

计算对象：沿坝轴线取单位长度1m计算。

(荷载)作用标准值、设计值计算表

(荷载)作用标准值、设计值计算表

坝体抗滑稳定极限状态，属承载能力极限状态，核算时，其作用和材料性能均应以设计值代入。基本组合时:γ0=1.0，ψ=1.0，γd=1.2,,由于故基本组合时抗滑稳定极限状态满足要求。偶然组合与基本组合计算方法类同，该例题省略。（二）抗滑稳定极限状态计算任务6、课堂小结与训练点评重点（1）重力坝抗滑稳定安全系数的定义；（2）重力坝抗滑稳定安全系数计算方法；（3）重力坝抗滑稳定判断方法；（4）重力坝抗滑稳定的极限表达方法；难点（1）计算抗滑稳定安全系数大小；（2）建筑物级别和安全系数大小，重力坝稳定状况的确定；（3）判断坝体的抗滑稳定状况；（4）提高坝体抗滑稳定的工程措施。

任务7、作业布置作业：本章习题——基础习题；技能训练题。问题提示：要点要求全面，文字要求简洁，要综合论述。课后拓展：

谢谢各位！主持单位:黄河水利职业技术学院