第一章重力壩第一節(jié)概述第二節(jié)重力壩的荷載及荷載組合第三節(jié)重力壩的穩(wěn)定分析第四節(jié)重力壩的應(yīng)力分析第五節(jié)重力壩的結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)第七節(jié)重力壩的材料和構(gòu)造第六節(jié)非溢流重力壩的剖面設(shè)計(jì)第三節(jié)重力壩的穩(wěn)定分析重力壩擋水后形成較大的水位差，壩體承受強(qiáng)大

水平水壓力＋向上的揚(yáng)壓力大大減輕了壩體的有效重量，使的靠自重維持穩(wěn)定的重力壩體積很大。研究表明對(duì)于高度<100m，按照目前的設(shè)計(jì)方法，壩體剖面尺寸通常由穩(wěn)定控制，而不是應(yīng)力。因此，通過(guò)穩(wěn)定分析減小剖面尺寸是十分重要的。第三節(jié)重力壩的穩(wěn)定分析目的：檢驗(yàn)壩體沿壩基面或基巖中軟弱結(jié)構(gòu)面的抗滑穩(wěn)定安全度失穩(wěn)類(lèi)型：工程實(shí)踐＋模型試驗(yàn)研究（a）壩與壩基接觸面的滑動(dòng)（b）壩基巖體內(nèi)連續(xù)軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生滑動(dòng)（1）壩體沿抗剪能力不足的薄弱面產(chǎn)生滑動(dòng)（2）傾倒滑移破壞：荷載作用上游壩踵以下巖體

受拉產(chǎn)生傾斜裂縫＋下游壩趾受壓發(fā)生壓碎區(qū)前蘇聯(lián)FishmanYu.A，情況很少，不予介紹。（a）軟弱結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)（b）傾倒滑移破壞一、沿壩基面抗滑穩(wěn)定分析原因：(1)

該面承受的水平推力最大；

(2)

接觸面是種材料的結(jié)合面，結(jié)合較差，而且混凝土凝固和溫度下降導(dǎo)致混凝土收縮，接觸面可能產(chǎn)生小裂縫，它是最薄弱的截面。計(jì)算方法：重力壩由橫縫分成若干獨(dú)立壩段，計(jì)算往往取單寬或一個(gè)壩段作為計(jì)算單元

抗剪強(qiáng)度公式VS

抗剪斷公式（1）抗剪強(qiáng)度公式

基本假定：滑動(dòng)面看成接觸面，而不是膠結(jié)面；滑動(dòng)面上的阻力只考慮摩擦力，不考慮凝聚力。

摩擦力＝滑動(dòng)面的法向合力×抗剪摩擦系數(shù)；滑動(dòng)力＝切向合力，如果壩底是傾斜的，先將作用力沿壩基面的法向和切向分解。安全系數(shù)K＝摩擦力/滑動(dòng)力水平壩基面傾斜壩基面注：接觸面傾向上游a(+)cosa(+)sina(+)K穩(wěn)定有利下游a(-)

cosa(+)sina(-)

K

穩(wěn)定不利

W和P與壩高的平方成正比；而凝聚力與壩高成正比，顯然，高壩的安全儲(chǔ)備比低壩要小。（1）抗剪強(qiáng)度公式討論

雖然在某些情況下壩體、壩基結(jié)合面不是完全的膠

結(jié)面，但也不是完全的非膠結(jié)面，假定凝聚力為零

是偏于保守；因?yàn)槟哿ψ鳛榘踩珒?chǔ)備，可采用較小的安全系數(shù)

表1-7如校核洪水情況1級(jí)建筑物的K=1.05；

其他特殊荷載組合情況甚至取安全系數(shù)為K=1.0。大壩造價(jià)對(duì)f的取值十分敏感。新安江水庫(kù)大壩的f減小0.01，混凝土就增加2萬(wàn)

m3，取單價(jià)為300元/m3，增加600萬(wàn)元。（1）抗剪強(qiáng)度公式討論工程規(guī)模越大，f的取值就越要謹(jǐn)慎，考慮因素主要有：(a)國(guó)內(nèi)外已建地質(zhì)條件類(lèi)似的工程；(b)f的取值方法；(c)壩基的開(kāi)挖和處理；(d)混凝土的澆筑質(zhì)量；(e)蓄水后的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)可能的變化情況。（2）抗剪斷公式凝聚力抗剪斷摩擦系數(shù)>抗剪摩擦系數(shù)規(guī)范要求的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)更是比抗剪強(qiáng)度公式的大得多；同時(shí)K’值不分壩的安全級(jí)別?；窘M合K’≥3.0

特殊組合（1）K’

≥2.5

假定壩體與壩基之間接觸良好；計(jì)算時(shí)考慮凝聚力的作用。（3）兩個(gè)公式比較

上述兩個(gè)抗滑穩(wěn)定計(jì)算公式是在不同的假定前提下得到的；抗剪斷公式：物理概念明確，也較符合實(shí)際，是近年來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，《規(guī)范》也推薦采用，但c‘現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)值不穩(wěn)定，因此K’取值較大;

抗剪強(qiáng)度公式：形式簡(jiǎn)單，概念明確，計(jì)算方便，多年來(lái)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，但公式中不考慮粘結(jié)力與實(shí)際不符。由于不考慮c的作用，因此K取的較小（安全儲(chǔ)備含在假定中，K=1.0并不意味著處于臨界狀態(tài)）;

f、f’、c’的大小對(duì)抗滑穩(wěn)定影響很大，若取大則安全沒(méi)有保證；取小了增大投資。如何選取這些值是抗滑穩(wěn)定分析的關(guān)鍵。

工程實(shí)踐表明：壩基巖體較好時(shí)，采用抗剪斷強(qiáng)度公式是合適的。巖體較差時(shí)，采用抗剪強(qiáng)度公式是合適的（取決于工程地質(zhì)條件）。目前關(guān)于深層滑動(dòng)至今尚沒(méi)有成熟的方法，常用的三種方法：剛體極限平衡法

有限單元法

地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)法二、深層抗滑穩(wěn)定分析單一直線滑動(dòng)面的計(jì)算比較簡(jiǎn)單，不予介紹。折線滑動(dòng)面中雙滑動(dòng)面的情況最為常見(jiàn)深層抗滑穩(wěn)定計(jì)算以抗剪斷公式為主壩基內(nèi)如果存在著軟弱夾層，壩體擋水后，除了會(huì)沿壩基接觸面滑動(dòng)外，壩體可能連同部分基巖沿軟弱結(jié)構(gòu)面滑移?；瑒?dòng)面的起點(diǎn)在壩踵處

滑動(dòng)面的轉(zhuǎn)折點(diǎn)假定在壩趾

從壩趾作鉛直線將滑動(dòng)巖體分割成兩個(gè)塊體

主動(dòng)滑移體

抗力體

抗力

等安全系數(shù)法

K1=K2R代入式(1-21)OR(1-22)抗剪斷公式計(jì)算的K如果不滿(mǎn)足規(guī)范要求，采取工程措施。如果采取措施之后仍然不滿(mǎn)足要求，可能是計(jì)算方法不太合適，此時(shí)可采用抗剪強(qiáng)度公式?；瑒?dòng)體的形狀（主要指

b角）是根據(jù)壩體高度和軟弱結(jié)構(gòu)面的位置（包括深度和傾角）是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)假定的，先確定b角的取值范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)取不同的值，可得不同K，最小的K取為安全系數(shù)。

SL319－2005《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》建議，計(jì)算時(shí)以剛體極限平衡法為主，必要時(shí)可輔以有限元法、地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)等方法復(fù)核。計(jì)算方法的幾點(diǎn)說(shuō)明：抗力R與水平面的夾角j也是事先給定的，一般認(rèn)為j值在0～a角度內(nèi)變化,當(dāng)j

=0時(shí)，R為水平方向，實(shí)際上相當(dāng)于假定接觸面為非常光滑的鉛直面，顯然過(guò)于安全。j值越小，K越小，結(jié)果越偏于保守。一般來(lái)說(shuō)，R的方向與前一滑動(dòng)面平行是比較合適的。

極限平衡方法不考慮巖體本身的應(yīng)力和變形

近似的結(jié)果，但是計(jì)算簡(jiǎn)單且具有較豐富的使用經(jīng)驗(yàn)，仍被廣泛采用。三、提高抗滑穩(wěn)定的工程措施三、提高抗滑穩(wěn)定的工程措施上游壩面下部向上游傾斜利用部分水重來(lái)增強(qiáng)壩的穩(wěn)定性，但是注意上游面

坡度不要太緩，以免出現(xiàn)拉應(yīng)力。把壩基開(kāi)挖成向上游傾斜增加穩(wěn)定性，另一方面也增加基巖開(kāi)挖量和混凝土回填量，需要經(jīng)濟(jì)分析后確定。在壩踵處做齒墻可以減少壩基開(kāi)挖和混凝土回填，但是齒墻可能被剪切開(kāi)裂，齒墻