坝基岩体稳定分析110219

侧向切割面：走向⊥坝轴线(一般不考虑其抗滑作用) 切割面
横向切割面：走向∥坝轴线(常是拉裂面)
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
临空面
自由空间
分为
水平临空面 ·深潭、深漕、溶洞、溢流冲刷坑 陡立临空面 ·可压缩的大破碎带、节理密集带、
软弱岩层
页岩夹层
泥化夹层 由平缓的软弱结构面构成 卸荷裂隙
三峡水利枢纽工程
葛洲坝水利枢纽工程
胡佛大坝右坝肩（内华达州侧）
何鹏摄于2009年3月25日
Colorado River and Glen
Colorado River and Glen Canyon Dam at Page, AZ. View downstream. Rocks are part of the Glen Canyon group of Triassic and Jurassic age.
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
K′＝
阻滑力 ＝
滑动力
f′ (∑V－U)＋c′A
∑H
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 f′、c′是抗剪断试验的结果
·适用对象不同
混凝土与基岩的胶结面
⑵
K′的计算适用于 较完整的基岩
滑动
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 滑移 构 面 缓 组合 倾 上 游 方式 滑 动 面：缓倾上游的软弱结构面 (倾角＜30º) 滑移方式 —— 直接由河床滑出（滑移的临空面为河床）
下游
软弱结 构面缓 倾下游
最危险 坝基τmax方向常与软弱面近于平行 最常遇到
坝址附近的深潭、深漕或冲刷坑 临空面为 坝址附近较厚的软弱岩层或构造破碎带
3. 拱坝坝肩岩体滑动的边界条件分析
拱端推力 N
VA
O
H
N
E
作用方向：斜向岸里偏下游
平行于拱端切线方向的轴向推力 H 分解为 沿半径方向的切向力 V
美国加州 Monticello Dam
坝肩岩 体滑移 条件
VA
O
H
3N
1
4 E2
·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 软弱夹层
节理
滑动面
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
可单一 其出现形式 可由两组或多组结构面组成
峨眉山龙门洞地质实习点，何鹏摄于2001年11月
⑵ 滑移破坏形式
坝基岩性软弱 岩层 产生滑动的原因 软弱夹层埋藏浅 产状 平缓 现象：在水平推力作用下,下游岩层容易向上弯曲形成浅层
1. 坝基岩体滑动破坏类型 类 型 产生部位 产 生 原 因
τ计算指标 c、φ值
① 基岩太完整坚
表层滑动
沿坝底与基
硬，其强度远超过 混凝土坝体强度
岩的接触面 ② 基岩面处理不当
或混凝土浇筑质量
不好
① 基岩体软弱
浅层滑动
浅层岩体内 ② 基岩体表部风化 的剪切破坏 破碎层没有挖除干
净
取自混 凝土与 基岩的 接触面
北
·
· ··
·· ·
·
·· ·· · ·
50
30
10 0 10
30
50 （条数）
⑶ 边界条件的阻滑因素
考虑边界条件阻 ·经济合理地利用岩体自身的抗滑能力 滑 因 素的 目 的 ·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
一般不将其阻滑因素带入稳定计算，而用作安全储备
·岩体下部近水平或较平缓结构面 层面
·河谷边坡构成天然的临空面
断层裂隙面
构成 底滑面
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贝图莉耶萨湖上神奇的大洞
Monticello 双曲拱坝， 何鹏摄于美 国北加州贝 莉耶萨湖， 2009年6月 20日 Monticello dam
(倾角 ＜30º)
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
陡倾层 状岩层
一般不利于形成单一滑动面
陡倾岩层面
但存在着
层间法向裂隙 或
构成阶梯状，或近似 弧形的滑动面的可能
延续性差的缓倾裂隙
此类滑动面常具有较高的抗剪强度
？ ？
走向北西320°～330° 倾向北东 倾角15°～25° 本次随机调查共20条
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
③ 不均匀岩土坝基的影响
a. 面积加权法求平均的 f、c 值
f＝
A1f1＋A2f2＋···＋Anfn A1＋A2＋···＋An
b. 应力加权法求平均的f、c值
计算参数 重要性：确保工程的安全、经济
(f f’ c’)
① 试验值（试验成果）
的 确 定 确定步骤 ② 建议值（考虑工程地质特点）
③ 采用值（据工程特点、重要性）
⑶ 地质因素对 f、c 值的影响
·实验成果不能完全模拟现场情况 考虑地质因素的原因 ·地质参数随时间会发生变化
① 滑动面的影响
平整度：起伏差越大，抗剪强度越大 粗糙度：越光滑，抗剪强度越小 连续性：连续性越好，抗剪强度越小
侧向切割面 的阻滑因素
当
侧向切割面的倾角不是90º时wk.baidu.com侧向切割面与滑动方向小角度斜交时
有较大 阻滑力
坝下
·滑动面近水平或倾向下游
游抗 存在条件 ·无陡立临空面
力体 抗力 抗滑力 — 抗力与体主的移重体力分沿割开bc的斜面（的假分定力为通过下游坝趾
组成 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
土石坝，何鹏摄于美国加州Piru Creek，2009年5月19日
上游坝壳
防渗心墙
下游坝壳
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 坝基或两岸岩体中有较大的 裂隙密集带
全强风化带 有溶蚀洞穴或潜蚀掏空现象
取自软 弱或破 碎岩体 内
坝基岩体较 坝基岩体较深部 深部位，主 位存在多组软弱 深层滑动 要沿软弱结 结构面 构面产生剪 切破坏
取自基 岩体中 的软弱 结构面
2. 坝基岩体滑动的边界条件分析 连续的滑动面（ABCD）
⑴ 构成滑动的“三面” 周边的切割软弱面（AED BFC AEFB） 滑出空间（下游）（临空面HGCD） 坝轴线 下游