土石壩的穩(wěn)定分析課件.ppt

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1、4.4土石壩的穩(wěn)定分析主要是局部穩(wěn)定問(wèn)題；土體的破壞，主要是剪切破壞。分析目的：核算土石壩在自重及各種情況的孔隙壓力和外荷載作用下，壩坡是否具有足夠的穩(wěn)定性。壩坡滑動(dòng)失穩(wěn)的型式（1）曲線滑動(dòng)滑動(dòng)面是一個(gè)頂部稍陡而底部漸緩的曲面，多發(fā)生在粘性土壩坡中。計(jì)算分析時(shí)通常簡(jiǎn)化為一個(gè)圓弧面。（2）直線和折線滑動(dòng)面非粘性土邊坡中，滑動(dòng)面一般為直線；當(dāng)壩體的一部分淹沒(méi)在水中時(shí)，滑動(dòng)面可能為折線。在不同土料的分界面，也可能發(fā)生直線或折線滑動(dòng)。（3）復(fù)式滑動(dòng)面復(fù)式滑動(dòng)面是同時(shí)具有粘性土和非粘性土的土壩中常出現(xiàn)的滑動(dòng)面型式。荷

2、載自重滲透動(dòng)水壓力孔隙水壓力地震土料抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的選取有效應(yīng)力法總應(yīng)力法P139表4-8穩(wěn)定計(jì)算情況1．正常運(yùn)用情況(1)上游為正常蓄水位，下游為最低水位，或上游為設(shè)計(jì)洪水位，下游為相應(yīng)最高水位，壩內(nèi)形成穩(wěn)定滲流時(shí)，上下游壩坡穩(wěn)定驗(yàn)算。(2)水庫(kù)水位處于正常和設(shè)計(jì)水位之間范圍內(nèi)的正常性降落，2．非常運(yùn)用情況I(1)施工期，考慮孔隙壓力時(shí)的上下游壩坡穩(wěn)定驗(yàn)算。(2)水庫(kù)水位非常降落，如自校核洪水降落至死水位以下，以及大流量快速泄空等情況下的上游壩坡穩(wěn)定驗(yàn)算。(3)校核洪水位下有可能形成穩(wěn)定滲流時(shí)的下游壩坡穩(wěn)定

3、驗(yàn)算。3．非常運(yùn)用情況Ⅱ正常運(yùn)用情況遇到地震時(shí)上下游壩坡穩(wěn)定驗(yàn)算?？够€(wěn)定安全系數(shù)的采用《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范SL274－2001》8.3.11條當(dāng)用計(jì)及條塊間作用力的計(jì)算方法時(shí)，壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)應(yīng)不小于下表規(guī)定的數(shù)值第8.3.11條規(guī)定采用不計(jì)條間作用力的瑞典圓弧法計(jì)算壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)時(shí)，對(duì)1級(jí)壩正常運(yùn)用條間最小安全系數(shù)應(yīng)不小于1.30，對(duì)其他情況應(yīng)比上表規(guī)定值減小8％。第8.3.12條規(guī)定采用滑楔法進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，如假設(shè)滑楔之間作用力平行于坡面和滑底斜面的平均坡度，安全系數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足上表中的規(guī)定；若假設(shè)

4、滑楔之間作用力為水平方向，安全系數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足上述第8.3.11條的規(guī)定。壩坡穩(wěn)定分析方法剛體極限平衡法分圓弧法和滑楔法一、圓弧法假定壩坡滑動(dòng)面為一圓弧，取圓弧面以上土體作為分析對(duì)象，常用于均質(zhì)壩、厚心墻壩和厚斜墻壩。假設(shè)滑動(dòng)面為一個(gè)圓柱面，在剖面上表現(xiàn)為圓弧面。將可能的滑動(dòng)面以上的土體劃分成若干鉛直土條，分別計(jì)算抗滑力矩與滑動(dòng)力矩。1、瑞典圓弧法目前土石壩設(shè)計(jì)中壩坡穩(wěn)定分析的主要方法之一。該方法簡(jiǎn)單、實(shí)用，基本能滿(mǎn)足工程精度要求，特別是在中小型土石壩設(shè)計(jì)中應(yīng)用更為廣泛。不考慮土條之間作用力的影響計(jì)算步驟(1)確

5、定圓心、半徑，繪制滑弧。(2)將土體分條編號(hào)。為便于計(jì)算，土條寬取b＝0.1R(圓弧半徑)，圓心以下的為0號(hào)土條：向上游為1，2，3，…向下游為一1，一2，一3，…。若采用b=0.1R，則sinα1=0.1,cosα1=(1-0.1)……在每個(gè)滑弧計(jì)算時(shí)均為固定值，可使計(jì)算工作簡(jiǎn)化。當(dāng)端土條寬度時(shí)，可將該土條的實(shí)際高度換算為等效高度h（h=b’h’/b）進(jìn)行計(jì)算。(3)計(jì)算土條重量計(jì)算抗滑力時(shí)，浸潤(rùn)線以上部分用濕容重，浸潤(rùn)線以下部分用浮容重；計(jì)算滑動(dòng)力時(shí)，下游水面與浸潤(rùn)線間用飽和容重。(4)計(jì)算安全系數(shù)1）

6、有效應(yīng)力法，且計(jì)入地震荷載時(shí)2）有效應(yīng)力法，不計(jì)地震荷載時(shí)3）按總應(yīng)力法計(jì)算時(shí)2、簡(jiǎn)化的畢肖普法基本原理是：考慮了土條水平方向的作用力（即Ei≠Ei+1≠0），忽略了豎直方向的作用力（即令Xi=Xi+1=0）。由于忽略了豎直方向的作用力，因此稱(chēng)為簡(jiǎn)化的畢肖普法。畢肖普法是目前土壩壩坡穩(wěn)定分析中使用得較多的一種方法。上式中，兩端均含有K，必須用試算法或迭代法求解。國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的簡(jiǎn)化畢肖普公式:式中：一般可先假設(shè)K=1代入（2）式，試算到相等。，3、最危險(xiǎn)滑裂面的確定B.B方捷耶夫法費(fèi)蘭鈕斯法例題4-1二、折

7、線滑動(dòng)面法1．折線滑動(dòng)部位可能發(fā)生直線、或折線、或復(fù)合面滑動(dòng)的部位包括：①發(fā)生在非粘性土的壩坡中。例如：心墻壩的上、下游壩坡，斜墻壩的下游壩坡等；②發(fā)生在兩種不同材料的接觸面。例如：斜墻壩的上游保護(hù)層滑動(dòng)，斜墻壩的上游保護(hù)層連同斜墻一起滑動(dòng)等。2．穩(wěn)定計(jì)算方法采用滑楔法分析計(jì)算。ADC為滑動(dòng)面（對(duì)上游壩坡，折點(diǎn)一般在上游水位對(duì)應(yīng)處），從折點(diǎn)鉛直向DE將滑動(dòng)土體分為兩部分：BCDE楔形體和ADE楔形體。①對(duì)BCDE楔形體其作用力主要有：楔形體自重W1、平行于DC的兩土塊之間的作用力P（ADC楔形體對(duì)BCDE楔

8、形體的抗滑力）、土體自重在滑動(dòng)面DC上產(chǎn)生的摩擦力。則BCDE楔形體沿DC滑動(dòng)方向的極限平衡方程為②對(duì)ADE楔形體其作用力主要有：楔形體自重W2、平行于DC的兩土塊之間的作用力P（BCDE楔形體作用在ADC楔形體上的滑動(dòng)力）、土體自重在滑動(dòng)面AD上產(chǎn)生的摩擦力。則ADE楔形體沿AD滑動(dòng)方向的極限平衡方程為：聯(lián)立兩式，可求得滑動(dòng)體的安全系數(shù)K和土塊間的作用力P1。穩(wěn)定安全系數(shù)確定：水位3、復(fù)合滑動(dòng)面的穩(wěn)定分析當(dāng)滑動(dòng)