巖石地基工程之四

-巖石地基的穩(wěn)定性４.1巖基的抗滑穩(wěn)定

當巖基受到有水平方向荷載作用后，由于巖體中存在節(jié)理及軟弱夾層，因而增加了巖基滑動的可能。實踐表明，堅硬巖基滑動破壞的形式不同于松軟地基,其破壞往往受到巖體中的節(jié)理、裂隙、斷層破碎帶以及軟弱結構面的空間方位及其相互間的組合形態(tài)所控制。由于巖基中天然巖體的強度，主要取決于巖體中各軟弱結構面的分布情況及其組合形式，而不決定于個別巖石塊體的極限強度。查明巖基中的各種結構面與軟弱夾層位置、方向，性質(zhì)以及搞清它們在滑移過程中所起的作用。研究巖基抗滑穩(wěn)定是防止巖基破壞的重要課題之一。

常見壩基失穩(wěn)破壞形式：

表層滑動破壞:巖基中的巖體強度遠遠大于壩體混凝土強度，同時巖體堅固完整且無顯著的軟弱結構面。這時大壩的失穩(wěn)多半是沿壩體與巖基接觸處產(chǎn)生;

深層滑動破壞:在巖基內(nèi)部存在著節(jié)理、裂隙和軟弱夾層，或者存在著其它不利于穩(wěn)定的結構面。在此情況下巖基容易產(chǎn)生深層滑動。

混合滑動破壞:即大壩失穩(wěn)時一部分沿著混凝土與巖基接觸面滑動，另一部分則沿巖體中某一滑動面產(chǎn)生滑動．因此，混合滑動的破壞形式實際上是介于上述兩種破壞形式之間的情況。

巖基抗滑穩(wěn)定評價一般仍采用穩(wěn)定系數(shù)分析法。

1、壩基接觸面或淺層的抗滑穩(wěn)定穩(wěn)定系數(shù)Ks為

（4-1）式中：∑V為垂直作用力之和，包括壩基水壓力（揚壓力）；∑H為水平力之和；f0為摩擦系數(shù)，在水工下，f0是將潮濕巖體的平面置于傾斜面上而求得的；一般為0.6-0.8。圖4-1壩基接觸面或淺層的抗滑計算

上式?jīng)]有考慮壩基與巖面間的粘結力。而且往往基礎與巖面的接觸造成臺階狀，并用砂漿與基礎粘結。因而接觸面上的抗剪強度τ可采用庫侖方程：，則：（4-2）式中：—正應力；—接觸面上的粘結力或混凝土與巖石間的粘結力；A—底面積。上述和穩(wěn)定系數(shù)分析法只能是一個粗略的分析，以致采用穩(wěn)定系數(shù)Ks選取較大的值。美國墾務局曾推薦的抗滑穩(wěn)定方程式的庫侖表示法，在壩工上采用穩(wěn)定系數(shù)Ks=4，以作為最高水位、最大揚壓力與地震力的設計條件。

2、巖基深層的抗滑穩(wěn)定（1）單斜滑移面傾向下游

（4-3）當壩底揚壓力U=0和粘結力c=0時，則

（4-4）

（2）單斜滑移面傾向上游

（4-5）（3）雙斜滑移面在這種雙斜滑移面形式下，計算抗滑穩(wěn)定時將雙斜滑移面所構成的楔體⊿ABC劃分為二個楔體，即⊿ABD及⊿BCD。這時，⊿ABD是屬于單斜滑移面向下游的模型。為了抵抗其下滑，可用抗力R將其支撐。而⊿BCD則屬于滑移面傾向下游的模型。它受到楔體⊿ABD向下滑移的推力，即R的推力。圖4-3雙斜面的深層滑動按照力的平衡原理，我們可求出⊿ABD的R抗力:

（4-6）⊿ABC楔體抗滑穩(wěn)定的穩(wěn)定系數(shù)Ks為：（4-7）