地基巖體穩(wěn)定性分析

3/3地基巖體穩(wěn)定性分析第一節(jié)壩基巖體抗滑穩(wěn)定性分析

重力壩、支墩壩等擋水建筑物。

一、壩基巖體承受的荷載分析

（沿壩軸線方向取1m寬壩基（單寬壩基）為單位進(jìn)行計(jì)算，如圖10.1所示）

圖10.1壩體靜水壓力分布示意圖

1．壩體重力W（kN）

式中：—壩體材料的容重（KN/m3）；

—壩體橫截面面積（m2）。

2．靜水壓力

①水平靜水壓力：

②豎直（向）靜水壓力：（陰影部分面積）

如：

3．泥沙壓力（F）

由朗肯土壓力理論：

式中：—泥沙的容重；

—壩前淤積泥沙厚度；

φ—泥沙的內(nèi)摩擦角。

4.浪壓力（P）

確定比較困難。

當(dāng)壩的透水面為鉛直面或坡度大于1∶1時(shí)。

①時(shí)，水深處浪壓力的剩余強(qiáng)度為：

式中：—波浪高度；

—波浪長(zhǎng)度；

—波浪破碎的臨界水深；

—水深。

②，在深度以下可不考慮浪壓力的影響，

式中：。

5．揚(yáng)壓力（U）（作用于壩底上的滲流壓力）

圖10.2壩底揚(yáng)壓力分布圖

如圖10.2所示。

①在沒有灌漿和排水設(shè)施的情況下

（即圖中梯形面積）

式中：—單寬壩底所受揚(yáng)壓力；

—壩底寬度；

—不大于1.0的系數(shù)。

當(dāng)時(shí)，（即“萊維（Levy）法則”）

②當(dāng)壩基有灌漿帷幕和排水設(shè)施時(shí)，如僅有排水設(shè)施時(shí)，λ=0.8～0.9。

③如果能確定壩基巖體內(nèi)地下水滲流的水力梯度（I），則可按下式計(jì)算滲透壓力：6．巖體重力（G）

7．地震力（）

—地震影響系數(shù)；—壩體與滑面上部巖體重力。

圖10.3接觸面滑動(dòng)示意圖

二、壩基巖體的破壞模式

根據(jù)壩基失穩(wěn)時(shí)滑動(dòng)面的位置，分為三種模型：

圖10.4巖體內(nèi)滑動(dòng)類型示意圖

三、壩基巖體抗滑穩(wěn)定性計(jì)算

1．接觸面抗滑穩(wěn)定性計(jì)算

如圖10.5所示。

（1）抗滑穩(wěn)定性系數(shù)：或

圖10.5接觸面滑動(dòng)受力示意圖

—壩體與基巖接觸面的摩擦系數(shù)；

C—接觸面的內(nèi)聚力。

（2）為增大η，將壩體和巖體接觸面設(shè)計(jì)成向上游傾斜的平面，如圖10.6所示，作用于接觸面的正壓力：拉滑力：

滑動(dòng)力：

圖10.6壩底面傾斜的情況及受力分析

（3）如果壩底面水平且嵌入巖基較深，如圖10.7所示，那么在計(jì)算η時(shí)，應(yīng)考慮下游巖體的抗力（被動(dòng)壓力）。

對(duì)楔體abd，在bd面上：

在bd法線方向：

圖10.7巖體抗力計(jì)算示意圖

∴巖體的抗力：

修正為：

（因?yàn)楣こ淘O(shè)計(jì)中，只是部分利用或不利用巖體抗力。）

式中：ξ為抗力折減系數(shù)，0～1.0）

2．壩基巖體內(nèi)滑動(dòng)的穩(wěn)定性計(jì)算

（1）沿水平軟弱結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)的情況

若滑動(dòng)面埋深不大，一般不計(jì)入巖體抗力；如滑動(dòng)面埋深較大則應(yīng)考慮抗力的影響。如圖10.8所示。

圖10.8傾向上游結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)計(jì)算圖

式中：，分別為壩基可能滑動(dòng)面上總的法向壓力和切向推力；

為可能滑動(dòng)面上作用的揚(yáng)壓力；

為可能滑動(dòng)面上游鉛直邊界上作用的水壓力；

圖10.9傾向上游結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)計(jì)算圖

，分別為可能滑動(dòng)面的摩擦系數(shù)和粘聚力；

A為可能滑動(dòng)面的面積；

為抗力折減系數(shù)；

為壩基所承受的巖體抗力。

（2）沿傾向上游軟弱結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)的穩(wěn)定性計(jì)算

如圖10.9所示，

圖10.10傾向下游結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)計(jì)算圖

式中：為可能滑動(dòng)巖體的重量；為可能沿之滑動(dòng)的結(jié)構(gòu)面傾角。

計(jì)算公式中仍沒有考慮滑體兩側(cè)的抗滑力。

（3）沿傾向下游軟弱結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)的穩(wěn)定性計(jì)算

如圖10.10所示。對(duì)大壩的抗滑穩(wěn)定最為不利。

（4）沿兩個(gè)相交軟弱結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)的穩(wěn)定性計(jì)算

見教材P209。

第二節(jié)壩肩巖體抗滑穩(wěn)定性分析

1．地形條件和巖體結(jié)構(gòu)（主要為軟弱結(jié)構(gòu)面的展布特征）

一般地：

①產(chǎn)狀水平或近水平的軟弱結(jié)構(gòu)面，走向與河谷方向夾角小于45°而傾向河谷的軟弱結(jié)構(gòu)面往往對(duì)壩肩穩(wěn)定不利；

②壩肩上下游谷坡坡角較大且向河谷突出，對(duì)壩肩穩(wěn)定不利；

③谷坡平直、結(jié)構(gòu)面不發(fā)育或陡立且走向與河谷方向夾角較大時(shí)，對(duì)壩肩巖體的穩(wěn)定有利。

圖10.11拱壩壩肩巖體受力分析圖

2．分析計(jì)算壩肩巖體抗滑穩(wěn)定性

平面穩(wěn)定性計(jì)算

整體穩(wěn)定性計(jì)算。

以一簡(jiǎn)單例子來說明平面穩(wěn)定性計(jì)算方法：

假定鉛直軟弱結(jié)構(gòu)面AB和水平軟弱結(jié)構(gòu)面ABC是兩個(gè)可能的滑動(dòng)面。

在壩端推力T作用下，可能發(fā)生沿AB方向的滑動(dòng)。沿AB方向的抗滑力由ABC和AB兩滑面上的