任務6土石壩的穩(wěn)定分析——土石壩的失穩(wěn)形式目錄12土石壩失穩(wěn)機理土石壩失穩(wěn)形式土石壩失穩(wěn)機理01土石壩失穩(wěn)概述土石壩在自重、水荷載、滲透壓力和地震荷載作用下，若剖面尺寸設計不當或壩體、壩基土料的抗剪強度不足，壩體或壩體連同部分地基發(fā)生滑動；壩基內有軟弱夾層時，也可能發(fā)生塑性流動；飽和細沙受地震作用還可能發(fā)生液化現(xiàn)象。稱為失穩(wěn)?；瑒由巴烈夯Х€(wěn)特點：不會出現(xiàn)整體滑動或傾覆失穩(wěn)，只可能發(fā)生局部失穩(wěn)破壞。土石壩失穩(wěn)形式02穩(wěn)定破壞形式塑性流動：壩體或壩基剪應力超過了土料抗剪強度，變形超過彈性極限值，壩坡或壩腳地基土被壓出或隆起，壩體產生裂縫或沉陷。軟粘土壩體容易發(fā)生。穩(wěn)定破壞形式液化：

飽和的松砂受振動或剪切而發(fā)生體積收縮，孔隙水不能立即排出，有效應力轉化為孔隙應力，砂土抗剪強度降低，砂料隨水的流動而流散。

影響因素：有效粒徑小，孔隙比大，砂料均勻，受力體大，受力猛，透水性小。美國福特派克壩380萬立方米的砂體在10分鐘內流失；鐵路橋因火車振動而液化。穩(wěn)定破壞形式滑動：壩或壩基材料的抗剪強度不夠，沿某一滑動面向下坍滑。形成滑裂面塌滑現(xiàn)象滑動面形狀1.曲面滑動面—滑動面頂部陡而底部漸緩，曲面近似圓弧，多發(fā)生于粘性土中。2.折線滑動面—多發(fā)生于非粘性土坡，如薄心墻壩、斜墻壩；折點一般在水面附近。3.復式滑動面—厚心墻或粘土及非粘土構成的多種土質壩形成復式滑動面。當壩基內有軟弱夾層時，滑動面不再向下深切，而沿夾層形成曲、直組合的復式滑動。知識點小結：1.土石壩的失穩(wěn)形式；2.土石壩滑動破壞面類型。思考：

1.粘性土中多出現(xiàn)哪種形式的滑動破壞面？

任務6土石壩的穩(wěn)定分析——土石壩穩(wěn)定的荷載分析目錄12穩(wěn)定分析常見荷載土石壩上荷載組合穩(wěn)定分析常見荷載01土石壩上的常見荷載自重：壩體內浸潤線以上部分按濕重度計算，下游水位以上按飽和重度，下游水位以下部分按浮重度計算。濕重度：單位體積中土、水、空氣的重量。飽和重度：水占滿了土中的空隙，單位體積內水和土的重量。浮重度：土的有效重量，等于飽和重度。滲流壓力：動水壓力方向與滲流方向相同，作用于單位土體上的滲流力可按下式計算：F=γwJ 式中γw為水的重度，J為滲透坡降土石壩上的常見荷載孔隙水壓力：土體孔隙飽和時，荷載由水來承擔，孔隙受壓排水后，土粒骨架開始承擔（有效應力），孔隙水所承擔的應力為孔隙應力（孔隙水應力），兩者之和為總應力。土體中有孔隙水壓力后，有效應力降低，對穩(wěn)定不利。孔隙水壓力隨土料性質、填土含水量、填筑速度、壩內各點荷載和排水條件不同，隨時間變化，隨排水而變化。土石壩上的常見荷載土石壩上荷載組合02土石壩上的荷載組合土石壩施工、蓄水和庫水位降落的各個時期不同荷載下，應分別計算其穩(wěn)定性。應計算的內容：施工期的上、下游壩坡；穩(wěn)定滲流期的上、下游壩坡；水庫水位降落期的上游壩坡；正常運用遇地震的上、下游壩坡。知識點小結：1.作用在土石壩上的常見荷載。

任務6土石壩的穩(wěn)定分析——分析工況及安全系數(shù)目錄12分析計算式況安全系數(shù)分析計算工況01穩(wěn)定計算情工況

土石壩穩(wěn)定計算的目的是保證土石壩壩坡在荷載作用下具有足夠的穩(wěn)定性。SL274-2001《碾壓式土石壩設計規(guī)范》規(guī)定，控制壩坡穩(wěn)定應按以下幾種工況進行核算：1.正常運用情況：共分二種工況

a.上游正常蓄水位與下游相應最高水位形成穩(wěn)定滲流期的上、下游壩坡。

b.水庫水位從正常蓄水位或設計洪水位正常降落到死水位的上游壩坡。3.非常運用情況Ⅱ：正常運用水位遇到地震的上、下游壩坡。2.非常運用情況Ⅰ：共分二種工況

a.施工期的上、下游壩坡。

b.上游校核洪水位與下游相應最高水位可能形成穩(wěn)定滲流期的上、下游壩坡。穩(wěn)定安全系數(shù)02穩(wěn)定安全系數(shù)的采用按照我國SL274-2001《碾壓式土石壩設計規(guī)范》規(guī)定，當采用計入條塊間作用力的計算計算方法時，壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)不小于下表所規(guī)定的數(shù)值；當采用不計入條塊間作用力的圓弧法時，對I級壩正常正常運用條件的最小安全系數(shù)應不小于1.30，其他情況應比表所示規(guī)定數(shù)值減小8%。運用條件

工程等級1234、5

正常運用條件1.51.351.301.25

非常運用條件Ⅰ1.301.251.201.15

非常運用條件Ⅱ1.201.151.251.10表6-1壩坡抗滑穩(wěn)定最小系數(shù)采用滑楔法計算壩坡穩(wěn)定，當滑楔間作用力按平行于坡面和滑楔底斜面的平均坡度假設時，最小安全系數(shù)按上表規(guī)定采用；當作用力按水平方向假設時，安全系數(shù)參照不計條塊間作用力的圓弧法有關規(guī)定執(zhí)行。知識點小結：1.穩(wěn)定計算工況；2.穩(wěn)定安全系數(shù)的選用。任務6土石壩的穩(wěn)定分析——土石壩邊坡的穩(wěn)定計算目錄12圓弧法穩(wěn)定計算原理最危險滑弧圓心位置確定穩(wěn)定分析基本原理01土石壩穩(wěn)定計算方法基本方法為剛體極限平衡法：計算時：1）選定一種破壞型式，2）再在其中選取若干個可能的破壞面，3）分別計算安全系數(shù)，系數(shù)最小的面為最危險滑動面，相應的安全系數(shù)為所求的壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)。圓弧滑動法基本原理:將滑動土體分為若干鉛直土條,不考慮條塊間的作用力,求得各土條對滑動圓心的抗滑力矩和滑動力矩,并求其總和。瑞典圓弧法計算步驟：（1）任意假定圓心O、半徑R，繪制圓弧，（2）將滑動土體進行條，并對土條編號，（3）計算土條重量，（4）計算安全系數(shù)K：1.壩坡穩(wěn)定計算的總應力法公式2.考慮孔隙水壓力影響的有效應力法的坡穩(wěn)定計算

圓弧滑動法其中：圓弧滑動法其中：3.考慮滲透壓力等影響的有效應力法壩坡穩(wěn)定計算

最危險滑弧圓心位置的確定02最危險滑弧位置的確定具有最小安全系數(shù)的滑動面需要反復試算才能確定。滑動圓弧法的特點1.圓心和半徑都是任意假定的；2.求得的安全系數(shù)一般不是最??；3.最小的安全系數(shù)須通過試算才能找到。最危險滑弧位置的確定1.在壩坡中點G作一鉛錘線，并在該點作另一直線與壩坡面成850角，再以G為圓心，以R1、R2為半徑畫弧，與上述二直線相交形成扇形區(qū)域bfdC，如圖所示。2.再以2H和距下游壩角B處4.5H確定M1點，以A為頂點引水平角β2和由壩址B引β1角相交得出M2。連接M1、M2并延長與扇形區(qū)域相交eg線。3.在eg線上任取01、02、03等點為圓心；均通過壩腳B點作圓弧，分別求出各圓弧的穩(wěn)定安全系數(shù)，按比例標于01、02、03位置上方，并連成K的變化曲線。最危險滑弧位置的確定通過變化曲線的最小點作eg線的垂直線NN。在NN線上又任取數(shù)點O4、O5…為圓心，仍通過B點作弧分別求最小安全系數(shù)，用上述同樣方法計算，至少要計算15個點差不多就可找到最小穩(wěn)定安全系數(shù)。6-2R1、R2的大小隨壩坡坡度而變，可通過查表。注：（1）H為壩高；

（2）對于表6-2中未列的壩坡坡度，其R1、R2值可用內插法求得。壩坡坡度1:11:21:31:41:51:6內半徑R10.75H0.75H．1.0H1.5H2.2H3.0H外半徑R21.50H1.75H2.30H3.75H4.8H5.5H

表6-3β1、β2也隨壩坡坡率而變，可通過查表。壩坡坡度角度β1β21:128037o1:52603501:22503501:3250

3501:42503601:525037o知識點小結：1.土石壩失穩(wěn)形式都有哪些；2.圓弧滑動法的基本原理。3.最危險滑弧圓心位置的確定。思考：

1.在粘性土壩體中如何進行壩體穩(wěn)定計算？任務6土石壩的穩(wěn)定分析——提高土石壩穩(wěn)定性的工程措施目錄12土石壩失穩(wěn)原因提高壩體失穩(wěn)的工程措施土石壩失穩(wěn)原因01壩體失穩(wěn)的原因

土石壩產生滑坡的原因往往是由于壩體抗剪強度太小、壩坡偏陡，滑動土體的滑動力超過抗滑力，或由于壩基土的抗剪強度不足因而會連同壩體一起發(fā)生滑動?；瑒恿Υ笮≈饕c壩坡的陡緩有關，壩坡越陡，滑動力越大?？够Υ笮≈饕c填土性質、壓實程度以及滲透壓力有關。提高壩體穩(wěn)定的工程措施02提高壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，可考慮從以下幾個方面進行考慮：1.提高填土的填筑標準。較高的填筑標準可以提高填筑料的密實性，使之具有較高的抗剪強度。2.壩腳加壓重。壩腳設置壓重后既可增加滑動體的重量，同時