坝肩岩体稳定课件

壩肩岩體穩定一．拱壩穩定的特點及重要性1

、特點：

1）

失穩形式

a)

壩肩岩體在拱端推力等外荷載作用下的滑動失穩，包括：局部，整體，局部整體等

b)壩肩岩體在拱端推力等荷載作用下變形過大致使拱壩變形失穩

c)拱壩建基面不能提供足夠的阻止上滑的能力，沿壩基面上滑失穩本課程主要講第一種失穩，對第二種失穩一般只能用FEM或模型試驗，對於第三種近來才提出，工程中應用很少，深入瞭解時可找有關文獻.。

2）

維持穩定的力拱壩維持壩肩穩定的力主要是：岩體自重，拱端推力，其次才是壩體自重等

3）

失穩過程及解決途徑

重力壩：點屈服——面屈服——滑動失穩時滑動面上合力不變拱壩：

點屈服——面屈服——位移

影響荷載分配及拱端力---

影響其他拱端的穩定——整體失穩由上可見，要解決上述失穩必須將應力、穩定及變形三者統一起來考慮

4）水荷載既在拱端產生滑動力，也產生阻滑力。如何充分利用水荷載自身維持穩定，是拱壩體形設計研究的主要問題。

2．重要性1）局部應力過大，會導致局部破壞和應力重分佈。如：拱向拉應力過大，形成次生拱，其結果是曲率變大，從而應力將得到改善，而不致於繼續開裂。又如：梁向拉應力過大，開裂，剛度減小，承擔的荷載就小，從而不致於大的破壞。

2）一端拱座失去支撐時，由拱結構變成懸臂曲梁，其承載能力將大大減小，以致破壞。因此拱座穩定是拱壩安全的前提，是非常重要的。這一點也被工程實踐證實：據統計到80年為止，國內外曾發生過影響拱壩安全運行、破壞或成問題的事例共有45起，其中壩身開裂、漏水、凍融剝落或骨料鹼性反應引起的拱壩等實例共17起，占38％，穩定出問題共28起，占62％

到85年為止，遭到破壞以致完全不能使用的拱壩共有6座，全是由穩定引起的，因此穩定是相當重要的問題。

二．可能滑動面的形式及位置1失穩原因

a存在可能的滑動體（由結構的切割面處）

b有作用力由此可見要搞清穩定，首先必須分析可能滑動體及其上作用的力2、構成可能滑動體的結構面1）

底裂面2）

側裂面3）

上游開裂面4）

臨空面上述結構面可以是平面，也可以是曲面3、各種結構形狀對穩定的影響

4、可能滑動體的幾種型式1）

單獨陡傾角結構面和緩傾角結構面組合而成2）

成組陡緩傾角結構面組合3）

混合組合，即單陡與組緩或單緩與組陡4）

多剛體組合三．穩定分析方法試驗：地質力學模型試驗計算：FEM、離散元等數值模擬方法剛體極限平衡法：概率方法—穩定可靠度三維浮值分析法圖解法數解法：空間整體平面穩定整體轉動本課程主要介紹：剛體極限平衡法中的數解法。四．剛體極限平衡分析法

1基本假定：共4條①將滑移體視為剛體，不考慮其中各部分間的相對位移；②只考慮滑移體上力的平衡，不考慮力矩的平衡，認為後者可由力的分佈自行調整滿足，因此在拱端作用的力系中不考慮彎矩的影響；③忽略拱壩的內力重分佈作用，認為作用在岩體上的力系為定值；④達到極限平衡狀態時，滑裂面上的剪力方向將與滑移的方向平行，指向相反，數值達到極限值。其中1，2，4是剛體極限平衡方法本身的假定。3是對拱壩具體問題做的假定。2平面穩定分析

認為拱座岩體內成組的陡傾角和成組的緩傾角結構面所切割，致使整個拱壩帶動部分岩體一起向下遊滑動。計算穩定時，只在幾個特定高程切取一定高度的水準拱出來進行分析。如當沿組成的鉛直和水平面切割時，計算簡圖：

得：得：得：其穩定安全係數：R1QGU3整體穩定分析：

設壩肩有如圖所示的可能滑動體，其上作用的力有：①壩體傳來的3個力，②岩體自重，③滑動面上的反力，④滑動面上的揚壓力。如果這些力均能求得，則穩定問題也就解決了。下麵看壩體傳給岩體的力的求法：關鍵是不同高程拱端作用力方向不一致，因此求解時不能直接求代數和，具體辦法可採用：

已知：特定高程拱端力HａVａVｂG求∑G、∑Q、∑N步驟：1）將各層拱端力均向G、N、Q方向投影

2）做G、N、Q隨Z的變化圖形

3）求陰影部分的面積，即為∑N等求出∑G、∑Q、∑N後，則可以求出R1,，R2S1+S2求的結果，R1可能大於0，也可能小於0，即可能為拉，當小於0時表明側裂面上不產生抗滑力，這時為單面滑動，應考慮側裂面為拉裂面。當R1大於0時，表示滑動為雙面滑動，其滑動方向為兩個面的交線方向。4公式選用及允許安全係數1）規範規定：對ⅠⅡ等工程和高壩用抗剪斷公式，其他可用抗剪斷或摩擦公式2）允許安全係數【Kc】。具體使用時查規範3）安全判別K≥【Kc】五、改善穩定的措施

主要從二方面著手：1）

改變拱座承受的荷載，包括：

⑴改變拱壩壩型或拱圈的平面佈置及尺寸等，採用對穩定較有利的壩型及佈置，如：變厚度，變曲率的扁平拱等

⑵做好壩肩的防滲排水設置，以減小U⑶人工擴大基礎