有關土石壩抗震設計的規(guī)范修編及探討--趙劍明

1、中國水利學會面板壩專業(yè)委員會中國水利學會面板壩專業(yè)委員會2011年度技術交流會年度技術交流會有關土石壩抗震設計的規(guī)范修編及探討趙劍明中國水利水電科學研究院2011.92主要內容主要內容u水工建筑物抗震設計總則及地震作用水工建筑物抗震設計總則及地震作用u土石壩抗震設計土石壩抗震設計u面板堆石壩抗震措施面板堆石壩抗震措施 3引引 言言（第四卷第七章）科研成果科研成果工程經驗工程經驗震害資料震害資料4紫坪鋪等工程紫坪鋪等工程5.12震害震害5引引 言言6水工建筑物抗震設計總則及地震作用水工建筑物抗震設計總則及地震作用u水工建筑物的設防標準及其地震危險性的評價要求水工建筑物的設防標準及其地震危險性的評

2、價要求n1.0.4 水工建筑物工程場地設計地震動峰值加速度和地震烈度應水工建筑物工程場地設計地震動峰值加速度和地震烈度應根據工程等級和場址地震條件按下列規(guī)定確定：根據工程等級和場址地震條件按下列規(guī)定確定：u1 一般情況下，應采用中國地震動參數區(qū)劃圖一般情況下，應采用中國地震動參數區(qū)劃圖(GB 18306-2001)確定的基本地震動加速度值及與之對應的地震基本烈度。確定的基本地震動加速度值及與之對應的地震基本烈度。u2 地震基本烈度為地震基本烈度為6度及度及6度以上地區(qū)的壩高超過度以上地區(qū)的壩高超過200m或庫容大或庫容大于于100億億m3的大型工程，以及地震基本烈度為的大型工程，以及地震基本烈

3、度為7度及度及7度以上地區(qū)度以上地區(qū)壩高超過壩高超過150m的大的大(1)型工程，其設防依據應根據專門的場址地震型工程，其設防依據應根據專門的場址地震危險性分析所提供的、以均質基巖平坦地表地震動峰值加速度表危險性分析所提供的、以均質基巖平坦地表地震動峰值加速度表征的成果評定。征的成果評定。7水工建筑物抗震設計總則及地震作用水工建筑物抗震設計總則及地震作用u水工建筑物的設防標準及其地震危險性的評價要求水工建筑物的設防標準及其地震危險性的評價要求nl.0.5 水工建筑物應根據其重要性和工程場地地震基本烈度按表水工建筑物應根據其重要性和工程場地地震基本烈度按表1.0.5確定其工程抗震設防類別。確定其

4、工程抗震設防類別。表表 1.0.5 工程抗震設防類別工程抗震設防類別 工程抗震設防類別 建筑物級別 場地地震基本烈度 甲 1（壅水和重要泄水） 乙 1（非壅水） 、2（壅水） 6 丙 2（非壅水） 、3 丁 4、5 7 注 1: 重要泄水建筑物指其失效可能危及壅水建筑物安全的建筑物。 8水工建筑物抗震設計總則及地震作用水工建筑物抗震設計總則及地震作用u水工建筑物的設防標準及其地震危險性的評價要求水工建筑物的設防標準及其地震危險性的評價要求n1.0.6 各類水工建筑物及與工程抗震安全有關的邊坡，抗震設計各類水工建筑物及與工程抗震安全有關的邊坡，抗震設計的設計地震烈度或設計地震動加速度代表值應按下

5、列規(guī)定確定：的設計地震烈度或設計地震動加速度代表值應按下列規(guī)定確定：u1 除工程抗震設防類別為甲類的水工建筑物外，應采用地震基除工程抗震設防類別為甲類的水工建筑物外，應采用地震基本烈度及地震動基本加速度作為設計烈度和設計地震動加速度。本烈度及地震動基本加速度作為設計烈度和設計地震動加速度。u2 工程抗震設防類別為甲類的水工建筑物，應根據其遭受強震工程抗震設防類別為甲類的水工建筑物，應根據其遭受強震影響的危害性，在基本烈度基礎上提高影響的危害性，在基本烈度基礎上提高1度作為設計烈度，度作為設計烈度，并將并將設計地震動加速度增加設計地震動加速度增加1倍倍。9水工建筑物抗震設計總則及地震作用水工建筑

6、物抗震設計總則及地震作用u水工建筑物的設防標準及其地震危險性的評價要求水工建筑物的設防標準及其地震危險性的評價要求n1.0.6 各類水工建筑物及與工程抗震安全有關的邊坡，抗震設計各類水工建筑物及與工程抗震安全有關的邊坡，抗震設計的設計地震烈度或設計地震動加速度代表值應按下列規(guī)定確定：的設計地震烈度或設計地震動加速度代表值應按下列規(guī)定確定：u3 凡按凡按1. 0.4作專門的場址地震危險性分析的工程，其設計地作專門的場址地震危險性分析的工程，其設計地震動加速度代表值的概率水準，對壅水建筑物應取基準期震動加速度代表值的概率水準，對壅水建筑物應取基準期100年年內超越概率內超越概率P100為為0.02

7、，對非壅水建筑物應取基準期，對非壅水建筑物應取基準期50年內超越年內超越概率概率P50為為0.05。10水工建筑物抗震設計總則及地震作用水工建筑物抗震設計總則及地震作用u重大工程進行最大可信地震下的校核重大工程進行最大可信地震下的校核u為確保為確保作專門場址地震危險性分析的重大工程作專門場址地震危險性分析的重大工程的壅水建筑的壅水建筑物不發(fā)生嚴重地震災變，要求除按設計地震動加速度進行抗物不發(fā)生嚴重地震災變，要求除按設計地震動加速度進行抗震設計外，應對在遭受場址最大可信地震時不發(fā)生庫水失控震設計外，應對在遭受場址最大可信地震時不發(fā)生庫水失控下泄的災變進行專門研究下泄的災變進行專門研究校核校核，提

8、出，提出抗震安全專題報告抗震安全專題報告；u4 凡按凡按1. 0.4作專門的場址地震危險性分析的工程抗震設防作專門的場址地震危險性分析的工程抗震設防類別為甲類的水工建筑物，除按設計地震動加速度進行抗震設類別為甲類的水工建筑物，除按設計地震動加速度進行抗震設計外，應對在遭受場址最大可信地震時，不發(fā)生庫水失控下泄計外，應對在遭受場址最大可信地震時，不發(fā)生庫水失控下泄的災變安全裕度進行專門研究并提出抗震安全專題報告。的災變安全裕度進行專門研究并提出抗震安全專題報告。11水工建筑物抗震設計總則及地震作用水工建筑物抗震設計總則及地震作用u 重大工程最大可信地震校核重大工程最大可信地震校核u其中，其中，最

9、大可信地震最大可信地震的峰值加速度應根據場址地震地質條件，應的峰值加速度應根據場址地震地質條件，應按確定性方法或基準期按確定性方法或基準期100年內超越概率年內超越概率P100為為0.01的概率法的結果中的概率法的結果中的大值確定的大值確定u其其應按與設計地震動峰值加速度相應的應按與設計地震動峰值加速度相應的設定地設定地震震法確定，并據以生成人工模擬地震動加速度時程；在結構地震效應法確定，并據以生成人工模擬地震動加速度時程；在結構地震效應的強非線性分析中，應研究地震動的的強非線性分析中，應研究地震動的的影響：當發(fā)震斷層的影響：當發(fā)震斷層距離場址小于距離場址小于30km、傾角小于、傾角小于70o

10、時，應計入時，應計入的影響；當其離的影響；當其離場址距離小于場址距離小于5km、震級大于、震級大于7.0時，應研究時，應研究中發(fā)震斷層作為面中發(fā)震斷層作為面源破裂的過程，直接生成場址的地震動加速度時程。源破裂的過程，直接生成場址的地震動加速度時程。12水工建筑物抗震設計總則及地震作用水工建筑物抗震設計總則及地震作用u重大工程最大可信地震校核重大工程最大可信地震校核13水工建筑物抗震設計總則及地震作用水工建筑物抗震設計總則及地震作用u重大工程最大可信地震校核重大工程最大可信地震校核14水工建筑物抗震設計總則及地震作用水工建筑物抗震設計總則及地震作用u增加了防震減災應急預案的要求增加了防震減災應急

11、預案的要求u工程抗震設防類別為甲類的水工建筑物，應按中華人民共工程抗震設防類別為甲類的水工建筑物，應按中華人民共和國防震減災法規(guī)定，制定防震減災應急預案。特別要加強和國防震減災法規(guī)定，制定防震減災應急預案。特別要加強和落實對應急備用電源設備及油料儲備的定期檢查制度，以保和落實對應急備用電源設備及油料儲備的定期檢查制度，以保證在地震時正常電源供應中斷時，泄水建筑物啟閉設備能快速證在地震時正常電源供應中斷時，泄水建筑物啟閉設備能快速緊急啟動。工程抗震設防類別為乙類的水工建筑物，宜滿足類緊急啟動。工程抗震設防類別為乙類的水工建筑物，宜滿足類似要求。似要求。15水工建筑物抗震設計總則及地震作用水工建筑

12、物抗震設計總則及地震作用u適用范圍適用范圍u與現行主要水工建筑物的設計規(guī)范相適應，將適用于本規(guī)與現行主要水工建筑物的設計規(guī)范相適應，將適用于本規(guī)范的壅水建筑物高度定為范的壅水建筑物高度定為200m200m；對高度大于；對高度大于200m200m的壅水建筑的壅水建筑物，規(guī)定其抗震安全性應進行專門研究論證。物，規(guī)定其抗震安全性應進行專門研究論證。16水工建筑物抗震設計總則及地震作用水工建筑物抗震設計總則及地震作用u地基類別與標準設計反應譜地基類別與標準設計反應譜u根據根據建筑抗震設計規(guī)范建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2010GB50011-2010），調整了地基類），調整了地基類別劃分別劃分u

13、基于近期國內外有關研究成果，基于近期國內外有關研究成果，對對標準設計反應譜標準設計反應譜進行了修改。進行了修改。17水工建筑物抗震設計總則及地震作用水工建筑物抗震設計總則及地震作用u設計地震加速度和標準設計反應譜設計地震加速度和標準設計反應譜u4.3.1 除按除按1.0.6規(guī)定的概率水準由專門的地震危險性分析確規(guī)定的概率水準由專門的地震危險性分析確定基巖水平向設計地震加速度代表值定基巖水平向設計地震加速度代表值 和場地相關反應譜外，和場地相關反應譜外，其余應根據其余應根據GB18306-2001確定確定類場地的水平向設計地震加類場地的水平向設計地震加速度代表值，再按實際場地類別進行調整，并采用

14、標準設計反速度代表值，再按實際場地類別進行調整，并采用標準設計反應譜。應譜。18u鑒于水工建筑物抗震設計的進展，對于可采用擬靜力法計鑒于水工建筑物抗震設計的進展，對于可采用擬靜力法計算地震作用效應的水工建筑物，其高度的規(guī)定，從小于算地震作用效應的水工建筑物，其高度的規(guī)定，從小于70 m70 m改為限于改為限于50m50m以下的小型工程。以下的小型工程。水工建筑物抗震設計總則及地震作用水工建筑物抗震設計總則及地震作用u抗震計算方法中，強調了動力法，重新界定了抗震計算方法中，強調了動力法，重新界定了擬靜力法的適用范圍擬靜力法的適用范圍19水工建筑物抗震設計總則及地震作用水工建筑物抗震設計總則及地震

15、作用u細化了人工模擬地震加速度時程的要求細化了人工模擬地震加速度時程的要求u4.5.8 4.5.8 采用時程分析法計算地震作用效應時，應以阻尼比采用時程分析法計算地震作用效應時，應以阻尼比為為5%5%的設計反應譜為目標譜，生成至少的設計反應譜為目標譜，生成至少3 3套人工模擬地震加速套人工模擬地震加速度時程作為基巖的輸入地震動，各套地震動的各分量之間的度時程作為基巖的輸入地震動，各套地震動的各分量之間的相關系數均不大于相關系數均不大于0.30.3，設計地震加速度時程的峰值應按，設計地震加速度時程的峰值應按4.3.14.3.1條或條或1.0.61.0.6條的規(guī)定采用。條的規(guī)定采用。u應對按不同地

16、震加速度時程計算的結果進行綜合分析，以應對按不同地震加速度時程計算的結果進行綜合分析，以確定設計采用的地震作用效應。確定設計采用的地震作用效應。u本規(guī)范是最低要求。本規(guī)范是最低要求。20土石壩抗震設計與抗震計算土石壩抗震設計與抗震計算u 土石壩的抗震設計應貫穿壩址選擇、壩型選擇、壩體分區(qū)、土石壩的抗震設計應貫穿壩址選擇、壩型選擇、壩體分區(qū)、壩料填筑標準、滲流控制及細部構造環(huán)節(jié)等抗震計算和抗震壩料填筑標準、滲流控制及細部構造環(huán)節(jié)等抗震計算和抗震措施，并提出保證施工質量的要求，使壩基穩(wěn)定、壩體分區(qū)措施，并提出保證施工質量的要求，使壩基穩(wěn)定、壩體分區(qū)合理和壩料填筑密實、防滲體系可靠，滿足抗震要求。合

17、理和壩料填筑密實、防滲體系可靠，滿足抗震要求。 工程措施與理論計算并重工程措施與理論計算并重 變形分析與穩(wěn)定分析并重變形分析與穩(wěn)定分析并重21抗震計算抗震計算u抗震計算應包括抗震抗震計算應包括抗震穩(wěn)定穩(wěn)定計算、震后永久計算、震后永久變形變形的的變形計算、變形計算、防滲體安全防滲體安全評價和評價和液化可能性液化可能性判別等判別等內容，結合抗震措施，進行抗震安全性內容，結合抗震措施，進行抗震安全性綜合評價綜合評價。22抗震計算抗震計算u對土石壩的抗震穩(wěn)定計算，一般采用擬靜力法計算對土石壩的抗震穩(wěn)定計算，一般采用擬靜力法計算地震作用效應。地震作用效應。u設計烈度設計烈度7 7度及度及7 7度以上的度

18、以上的1 1、2 2級土石壩級土石壩、設計烈度、設計烈度8 8、9 9度的度的50m50m以上的土石壩、或地基中存在可液化土以上的土石壩、或地基中存在可液化土時，應同時采用有限元法對壩體和壩基的地震作用效時，應同時采用有限元法對壩體和壩基的地震作用效應進行動力分析后，對計算結果作出綜合判斷應進行動力分析后，對計算結果作出綜合判斷 。23抗震計算抗震計算l擬靜力法是多年來的基本方法，但其局限性明顯。另一方面，擬靜力法是多年來的基本方法，但其局限性明顯。另一方面，隨著經濟和社會的發(fā)展，人們對大壩抗震安全性的要求越來越高。隨著經濟和社會的發(fā)展，人們對大壩抗震安全性的要求越來越高。l自從美國提堂（自從

19、美國提堂（TetonTeton）垮壩及圣費爾南多（）垮壩及圣費爾南多（San FernandoSan Fernando）壩）壩遭受震害以來，美國墾務局對土石壩的抗震穩(wěn)定分析，已不再采遭受震害以來，美國墾務局對土石壩的抗震穩(wěn)定分析，已不再采用擬靜力法；陸軍工程師兵團僅對地震作用較小（地面峰值加速用擬靜力法；陸軍工程師兵團僅對地震作用較小（地面峰值加速度度0.05g0.05g）、密實地基上很好填筑的土石壩，采用擬靜力法進）、密實地基上很好填筑的土石壩，采用擬靜力法進行抗震穩(wěn)定分析。目前在美國，土石壩抗震計算主要采用動力法，行抗震穩(wěn)定分析。目前在美國，土石壩抗震計算主要采用動力法，其內容包括建立在有

20、限元法動力分析基礎上的滑動穩(wěn)定計算和變其內容包括建立在有限元法動力分析基礎上的滑動穩(wěn)定計算和變形計算。形計算。24抗震計算抗震計算l近年來，我國在高烈度區(qū)設計及建造的一些高土石壩，對工程近年來，我國在高烈度區(qū)設計及建造的一些高土石壩，對工程抗震設計提出了更高要求，除了進行傳統(tǒng)的穩(wěn)定計算外，還需要抗震設計提出了更高要求，除了進行傳統(tǒng)的穩(wěn)定計算外，還需要核算壩體和壩基內的動應力分布、地震引起的孔隙水壓力變化、核算壩體和壩基內的動應力分布、地震引起的孔隙水壓力變化、地震引起的壩體變形、以及防滲體的可靠性、壩體與壩肩結合部地震引起的壩體變形、以及防滲體的可靠性、壩體與壩肩結合部位的應力分布、變形狀況和

21、開裂等數據，這些工作都需要通過動位的應力分布、變形狀況和開裂等數據，這些工作都需要通過動力分析才能完成。力分析才能完成。l此外，在此外，在19711971年美國圣費爾南多地震中下圣費爾南多壩的液化，年美國圣費爾南多地震中下圣費爾南多壩的液化，19761976年我國唐山地震中密云水庫白河主壩因保護層液化而引起的年我國唐山地震中密云水庫白河主壩因保護層液化而引起的滑坡等震害均表明，當壩體和壩基中存在可液化土類時，采用擬滑坡等震害均表明，當壩體和壩基中存在可液化土類時，采用擬靜力法不能得出正確的抗震安全評價。靜力法不能得出正確的抗震安全評價。25抗震計算抗震計算l近十多年來，動力分析理論和計算方法的

22、發(fā)展較快，特別是汶近十多年來，動力分析理論和計算方法的發(fā)展較快，特別是汶川大地震中紫坪鋪大壩的震害與動力計算結果有較強的可比性，川大地震中紫坪鋪大壩的震害與動力計算結果有較強的可比性，證實了動力分析方法的可靠性與先進性，說明了采用動力分析方證實了動力分析方法的可靠性與先進性，說明了采用動力分析方法進行抗震計算的必要性和重要工程意義。法進行抗震計算的必要性和重要工程意義。l鑒于我國的國情：擬靜力法在我國土石壩抗震設計中長期應用鑒于我國的國情：擬靜力法在我國土石壩抗震設計中長期應用中，已積累了較多的工程實踐經驗；且對我國量大面廣的中小型中，已積累了較多的工程實踐經驗；且對我國量大面廣的中小型水庫的

23、土石壩，目前尚無法廣泛采用動力分析方法；并考慮到目水庫的土石壩，目前尚無法廣泛采用動力分析方法；并考慮到目前在土石相動力分析中，對土體材料的本構關系及工程安全判據前在土石相動力分析中，對土體材料的本構關系及工程安全判據的確定，尚未完全形成共識，所以我國目前仍以擬靜力法作為土的確定，尚未完全形成共識，所以我國目前仍以擬靜力法作為土石壩抗震計算的主要方法，但對設計烈度石壩抗震計算的主要方法，但對設計烈度7 7度及以上的度及以上的1 1、2 2級土級土石壩、設計烈度石壩、設計烈度8 8、9 9度的度的50m50m以上的土石壩、或地基中存在可液以上的土石壩、或地基中存在可液化土時，應同時進行基于有限元

24、法的動力分析后，對計算結果作化土時，應同時進行基于有限元法的動力分析后，對計算結果作出綜合判斷。出綜合判斷。26抗震計算抗震計算u采用有限單元法進行土石壩作用效應的動力分析時，采用有限單元法進行土石壩作用效應的動力分析時，宜符合如下要求：宜符合如下要求：1 1 按材料的非線性應力應變關系計算地震前的初始應力狀態(tài)；按材料的非線性應力應變關系計算地震前的初始應力狀態(tài)；2 2 通過材料動力試驗測定動力變形、動力殘余變形和動強度等通過材料動力試驗測定動力變形、動力殘余變形和動強度等動力特性參數，并結合工程類比選用；動力特性參數，并結合工程類比選用；3 3 按材料的非線性動應力應變關系進行地震反應分析；

25、按材料的非線性動應力應變關系進行地震反應分析；4 4 根據地震作用效應計算沿潛在滑裂面的抗震穩(wěn)定性，以及計根據地震作用效應計算沿潛在滑裂面的抗震穩(wěn)定性，以及計算由地震引起的壩體永久變形。算由地震引起的壩體永久變形。5 5 根據地震反應分析成果，從穩(wěn)定、變形、防滲體安全、液化根據地震反應分析成果，從穩(wěn)定、變形、防滲體安全、液化可能性等方面，按可能性等方面，按5.2.115.2.11條要求進行抗震安全性綜合評價。條要求進行抗震安全性綜合評價。27抗震計算抗震計算u材料動力試驗用料應具有代表性，試驗條件應反映材料動力試驗用料應具有代表性，試驗條件應反映壩體和壩基土體密度狀態(tài)和固結應力狀態(tài)。有條件時，

26、壩體和壩基土體密度狀態(tài)和固結應力狀態(tài)。有條件時，宜采用室內試驗和現場測試相結合的方式確定。宜采用室內試驗和現場測試相結合的方式確定。u對壩體的永久變形計算，宜采用包括殘余體應變和對壩體的永久變形計算，宜采用包括殘余體應變和殘余剪應變影響的殘余變形計算方法。殘余剪應變影響的殘余變形計算方法。u對于混凝土面板堆石壩，其動水壓力可按本規(guī)范對于混凝土面板堆石壩，其動水壓力可按本規(guī)范6.1.96.1.9條和條和6.1.106.1.10條的規(guī)定確定。條的規(guī)定確定。 28抗震計算抗震計算u5.2.11 5.2.11 根據動力計算結果進行抗震安全評價，宜根據動力計算結果進行抗震安全評價，宜符合如下要求：符合如

27、下要求：1 1 根據滑動面的深度、范圍及穩(wěn)定指標超限持時和根據滑動面的深度、范圍及穩(wěn)定指標超限持時和程度等，綜合評判壩坡的抗滑穩(wěn)定性及其對大壩整體程度等，綜合評判壩坡的抗滑穩(wěn)定性及其對大壩整體安全性的影響。安全性的影響。2 2 對壩體及地基局部剪切破壞（或液化破壞）及其對壩體及地基局部剪切破壞（或液化破壞）及其引發(fā)整體破壞的可能性進行評價。引發(fā)整體破壞的可能性進行評價。3 3 殘余變形計算應給出壩體殘余變形的量值和分布殘余變形計算應給出壩體殘余變形的量值和分布規(guī)律，并根據最大震陷率和變形的不均勻程度等綜合規(guī)律，并根據最大震陷率和變形的不均勻程度等綜合評價大壩及防滲體的抗震安全性。評價大壩及防滲

28、體的抗震安全性。29動力穩(wěn)定性動力穩(wěn)定性抗震穩(wěn)定性包括壩坡的動力抗滑穩(wěn)定性和局部動力穩(wěn)定性抗震穩(wěn)定性包括壩坡的動力抗滑穩(wěn)定性和局部動力穩(wěn)定性n 動力抗滑穩(wěn)定性動力抗滑穩(wěn)定性n擬靜力法擬靜力法n動力法：可采用基于應力法的動力法，亦可采用基于動力法：可采用基于應力法的動力法，亦可采用基于強度折減等途徑的動力穩(wěn)定分析方法。強度折減等途徑的動力穩(wěn)定分析方法。動力等效值法動力等效值法動力時程線法動力時程線法: :能夠得到地震過程中壩坡抗滑穩(wěn)定安能夠得到地震過程中壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數隨時間的動態(tài)變化過程，可綜合評判壩坡的抗震穩(wěn)全系數隨時間的動態(tài)變化過程，可綜合評判壩坡的抗震穩(wěn)定性定性根據滑動面位置、滑動范

29、圍、動力時程線法中安全系數根據滑動面位置、滑動范圍、動力時程線法中安全系數小于小于1 1的持時和程度等，參考擬靜力法標準，進行綜合評價。的持時和程度等，參考擬靜力法標準，進行綜合評價。30動力穩(wěn)定性動力穩(wěn)定性n 局部動力穩(wěn)定性評價局部動力穩(wěn)定性評價 在地震作用下土石壩及地基有可能發(fā)生局部的動力破壞，而局部破壞存在在地震作用下土石壩及地基有可能發(fā)生局部的動力破壞，而局部破壞存在引發(fā)整體破壞的可能性，因此，對土石壩，尤其是關鍵區(qū)域和關鍵部位的引發(fā)整體破壞的可能性，因此，對土石壩，尤其是關鍵區(qū)域和關鍵部位的局部動力穩(wěn)定性進行評價，有利于分析土石壩抗震中的薄弱部位和環(huán)節(jié)，局部動力穩(wěn)定性進行評價，有利于

30、分析土石壩抗震中的薄弱部位和環(huán)節(jié)，以采取合理工程措施，確保工程安全。以采取合理工程措施，確保工程安全。 對于土石壩局部動力穩(wěn)定性評價可采取壩體對于土石壩局部動力穩(wěn)定性評價可采取壩體單元抗震安全性評價單元抗震安全性評價方法。方法。 如果單元抗震安全系數小于如果單元抗震安全系數小于1 1，則表明該區(qū)域存在動力剪切破壞的可能性，則表明該區(qū)域存在動力剪切破壞的可能性，應進一步根據局部破壞范圍、破壞程度等，結合其它評價結果，綜合評價應進一步根據局部破壞范圍、破壞程度等，結合其它評價結果，綜合評價局部破壞對整體穩(wěn)定的影響。局部破壞對整體穩(wěn)定的影響。31土石壩地震永久變形土石壩地震永久變形u土石壩地震永久變

31、形研究的重要性日益突出土石壩地震永久變形研究的重要性日益突出 作為大壩抗震安全性評價的的重要指標，土石壩的地震永久作為大壩抗震安全性評價的的重要指標，土石壩的地震永久變形計算是土石壩抗震研究中一個重要課題。變形計算是土石壩抗震研究中一個重要課題。 紫坪鋪大壩的震害現象均與顯著的地震變形有關。紫坪鋪大壩的震害現象均與顯著的地震變形有關。32土石壩地震永久變形土石壩地震永久變形u土石壩地震永久變形計算方法土石壩地震永久變形計算方法（三類）（三類） 基于（粘）彈塑性模型的真非線性方法基于（粘）彈塑性模型的真非線性方法l 基于基于MasingMasing準則的真非線性方法準則的真非線性方法l 中國水科

32、院真非線性方法中國水科院真非線性方法l 其他真非線性方法其他真非線性方法 滑動體位移分析法滑動體位移分析法 基本出發(fā)點是假定土石壩的殘余變形主要是由地震時壩坡及地基發(fā)生瞬態(tài)失穩(wěn)時滑基本出發(fā)點是假定土石壩的殘余變形主要是由地震時壩坡及地基發(fā)生瞬態(tài)失穩(wěn)時滑移體產生位移造成的，主要基于移體產生位移造成的，主要基于NewmarkNewmark的剛體滑動面假設和屈服加速度概念。的剛體滑動面假設和屈服加速度概念。 整體變形分析法整體變形分析法 整體變形分析法的基本假定是把壩體及地基作為連續(xù)介質來處理。這類方法一般是整體變形分析法的基本假定是把壩體及地基作為連續(xù)介質來處理。這類方法一般是先進行地震反應分析，

33、求出壩體及地基的反應，然后利用材料動力特性的試驗結果，先進行地震反應分析，求出壩體及地基的反應，然后利用材料動力特性的試驗結果，加以簡化求出壩體殘余變形。加以簡化求出壩體殘余變形。l 修正模量法（即軟化模量法）修正模量法（即軟化模量法）l 等效結點力法等效結點力法33土石壩地震永久變形土石壩地震永久變形 基于地震永久變形的安全評價基于地震永久變形的安全評價l 確定地震區(qū)土石壩壩頂超高確定地震區(qū)土石壩壩頂超高l 根據最大震陷率和變形的不均勻程度等綜合評價大壩及防滲根據最大震陷率和變形的不均勻程度等綜合評價大壩及防滲體的抗震安全性體的抗震安全性l 最大震陷超過壩高的最大震陷超過壩高的0.6%-0.

34、8%0.6%-0.8%時，應慎重論證壩體的抗時，應慎重論證壩體的抗震設計和抗震措施震設計和抗震措施根據現有的震害資料分析，最大震陷超過壩高的根據現有的震害資料分析，最大震陷超過壩高的0.6%-0.8%0.6%-0.8%時土石壩可產生明顯震害，時土石壩可產生明顯震害，并可能導致嚴重后果?，F行碾壓土石壩設計規(guī)范規(guī)定，當計算的竣工后壩頂沉降量與并可能導致嚴重后果?，F行碾壓土石壩設計規(guī)范規(guī)定，當計算的竣工后壩頂沉降量與壩高的比值大于壩高的比值大于1%1%時，應在分析計算成果的基礎上，論證選擇的壩料填筑標準的合理時，應在分析計算成果的基礎上，論證選擇的壩料填筑標準的合理性和采取工程措施的必要性。與靜力類

35、似，當計算得到的最大震陷超過壩高的性和采取工程措施的必要性。與靜力類似，當計算得到的最大震陷超過壩高的0.6%-0.6%-0.8%0.8%時，應慎重論證壩體的抗震設計和抗震措施。時，應慎重論證壩體的抗震設計和抗震措施。l 利用（粘）彈塑性模型直接計算殘余變形的真非線性分析方法，可利用（粘）彈塑性模型直接計算殘余變形的真非線性分析方法，可以在一定程度上體現地震過程中地震永久變形對壩體地震反應的影以在一定程度上體現地震過程中地震永久變形對壩體地震反應的影響，如何建立地震永久變形與抗震穩(wěn)定和整體安全性的關系，尚需響，如何建立地震永久變形與抗震穩(wěn)定和整體安全性的關系，尚需進一步綜合分析進一步綜合分析探

36、討探討34防滲體安全評價防滲體安全評價u 大壩防滲體系的抗震安全對于土石壩的抗震安全性非常重要。應大壩防滲體系的抗震安全對于土石壩的抗震安全性非常重要。應在土石壩動力分析的基礎上，做好土石壩防滲體的抗震安全評價，在土石壩動力分析的基礎上，做好土石壩防滲體的抗震安全評價，做好抗震設計和抗震措施。做好抗震設計和抗震措施。 土石壩壩型不同，關注的防滲體也不同土石壩壩型不同，關注的防滲體也不同l 對于土質心墻壩，應重點關注地震作用下心墻以及心墻與壩殼對于土質心墻壩，應重點關注地震作用下心墻以及心墻與壩殼接觸部位的抗震安全性接觸部位的抗震安全性. .包括地震作用下反濾層及心墻振動孔隙包括地震作用下反濾層

37、及心墻振動孔隙水壓力升高而引起強度降低的問題、心墻與壩殼接觸部位的局水壓力升高而引起強度降低的問題、心墻與壩殼接觸部位的局部剪切破壞的問題、心墻內部拉應力超限的問題、水力劈裂的部剪切破壞的問題、心墻內部拉應力超限的問題、水力劈裂的問題、心墻上部局部動力剪切破壞的問題等等。問題、心墻上部局部動力剪切破壞的問題等等。35防滲體安全評價防滲體安全評價l 對于面板壩，則應重點關注面板及接縫止水的抗震安全性問題。對于面板壩，則應重點關注面板及接縫止水的抗震安全性問題。包括地震作用下面板脫空的可能性和范圍，面板的應力、變形、撓度以包括地震作用下面板脫空的可能性和范圍，面板的應力、變形、撓度以及局部開裂等，

38、周邊縫和垂直縫的變位及止水安全性等。還應重視靜動及局部開裂等，周邊縫和垂直縫的變位及止水安全性等。還應重視靜動力疊加后面板的拉壓應力的量值和分布情況，關注面板中上部的河床中力疊加后面板的拉壓應力的量值和分布情況，關注面板中上部的河床中部區(qū)域的壓應力和岸坡部位的拉應力問題等等。并根據拉壓應力的量值部區(qū)域的壓應力和岸坡部位的拉應力問題等等。并根據拉壓應力的量值和范圍，可能破壞區(qū)域的范圍、分布和破壞程度，結合動力反應分析、和范圍，可能破壞區(qū)域的范圍、分布和破壞程度，結合動力反應分析、永久變形分析等，必要時結合滲流分析，綜合評價其局部抗震安全性及永久變形分析等，必要時結合滲流分析，綜合評價其局部抗震安

39、全性及其對大壩整體安全性的影響。其對大壩整體安全性的影響。l 對于建在覆蓋層地基上的土石壩，如果采用地基防滲墻，應同時關對于建在覆蓋層地基上的土石壩，如果采用地基防滲墻，應同時關注防滲墻的抗震安全性。注防滲墻的抗震安全性。l 還應關注壩頂防浪墻的抗震安全性等。還應關注壩頂防浪墻的抗震安全性等。36土體液化可能性評價土體液化可能性評價u 土體在地震作用下發(fā)生液化，嚴重時噴砂冒水，會造成建筑物的嚴重破土體在地震作用下發(fā)生液化，嚴重時噴砂冒水，會造成建筑物的嚴重破壞。因而壩體及地基中土體液化可能性分析是土石壩抗震分析和安全評壞。因而壩體及地基中土體液化可能性分析是土石壩抗震分析和安全評價的重要內容。

40、價的重要內容。 土體液化是一種相當復雜的現象，它的產生和發(fā)展存在著許多影響因素，土體液化是一種相當復雜的現象，它的產生和發(fā)展存在著許多影響因素，如土的密度、結構、飽和度、級配、透水性能以及初始應力狀態(tài)和動荷如土的密度、結構、飽和度、級配、透水性能以及初始應力狀態(tài)和動荷載特征等。載特征等。 對于土石壩及地基的土體液化可能性的判別方法，目前主要有以下幾類：對于土石壩及地基的土體液化可能性的判別方法，目前主要有以下幾類：l 經驗法經驗法：主要是根據過去地震時土體液化的表現和相關資料，長期經驗積累形成的方主要是根據過去地震時土體液化的表現和相關資料，長期經驗積累形成的方法，包括規(guī)范法；對于面板壩，則應

41、重點關注面板及接縫止水的抗震安全性法，包括規(guī)范法；對于面板壩，則應重點關注面板及接縫止水的抗震安全性l 地震總應力抗剪強度法地震總應力抗剪強度法，根據試驗室測定的土體地震總應力抗剪強度進行分析，根據試驗室測定的土體地震總應力抗剪強度進行分析l 剪應力對比法剪應力對比法：就是將計算得到的現場地震剪應力與實驗室測定的抗液化剪應力相對比的就是將計算得到的現場地震剪應力與實驗室測定的抗液化剪應力相對比的方法，包括方法，包括SeedSeed簡化法等；簡化法等；l 孔壓比法孔壓比法：根據地震過程中的孔壓比進行判斷的方法。如果能夠進行考慮孔壓消散和擴散的根據地震過程中的孔壓比進行判斷的方法。如果能夠進行考慮

42、孔壓消散和擴散的排水有效應力動力反應分析，則可以根據孔壓比來判斷是否液化，理論上更加合理、可靠。鑒于問題排水有效應力動力反應分析，則可以根據孔壓比來判斷是否液化，理論上更加合理、可靠。鑒于問題的復雜性，在實際評價中，可根據工程的重要程度，取孔壓比大于的復雜性，在實際評價中，可根據工程的重要程度，取孔壓比大于0.9-1.00.9-1.0作為初始液化的判別標準。作為初始液化的判別標準。37土石壩抗震措施土石壩抗震措施u 土石壩的抗震能力及其安全性，主要與地基和壩體土石料的特性土石壩的抗震能力及其安全性，主要與地基和壩體土石料的特性與密實程度、壩體與地基的防滲結構以及連結部分的牢固與否密與密實程度、

43、壩體與地基的防滲結構以及連結部分的牢固與否密切相關。所以土石壩的抗震設計，首先應使地基、壩體構造和工切相關。所以土石壩的抗震設計，首先應使地基、壩體構造和工程質量滿足抗震要求，再進行適當的穩(wěn)定計算、變形計算與抗?jié)B程質量滿足抗震要求，再進行適當的穩(wěn)定計算、變形計算與抗?jié)B透計算。對于某些土石壩，其地基、壩體及工程質量上存在著對透計算。對于某些土石壩，其地基、壩體及工程質量上存在著對抗震不利的缺陷，往往不易或不能通過計算進行正確估計和解決，抗震不利的缺陷，往往不易或不能通過計算進行正確估計和解決，但可以通過采取適當工程措施而達到抗震或減輕震害的效果。但可以通過采取適當工程措施而達到抗震或減輕震害的效果。 抗震措施應從壩址選擇、地基條件、壩型選擇、細部設計、壩料抗震措施應從壩址選擇、地基條件、壩型選擇、細部設計、壩料及施工質量