讲课比赛-重力坝抗滑稳定分析.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,3.3,重力坝的抗滑稳定分析,董玉文,重力坝失稳破坏的主要模式,重力坝稳定分析的内容,重力坝稳定分析的计算方法,沿建基面的抗滑稳定分析,提高抗滑稳定性的工程措施,抗滑稳定分析方法的发展趋势,主要内容,一、重力坝失稳破坏的主要模式,1,、沿抗剪能力不足的,薄弱层面滑动,(,滑移破坏,),沿建基面滑动,深层滑动,建基面,软弱结构面,沿建基面滑动,沿深层软弱面滑动,重力坝发生滑动失稳的实例,1895,年，,法国,Bouzey,重力坝（,22m,）,因设计时未考虑作用于坝基上的扬压力失事。,1928,年，,美国圣弗兰西斯坝（,62m,），,由于坝基泥质胶结砾岩浸水崩解和岩层中的石膏细脉溶解，发生滑移失事。,1983,年，,美国圣奥斯汀重力坝（,20.7m,）,，有,152m,长的坝段沿石灰岩中的页岩软弱夹层发生滑动破坏。,国内，据,1979,年不完全统计，未能及时发现坝基内的软弱夹层，以致,改变设计延误工期,和,后期加固,的大中型闸坝就有,30,余座,。,失稳模式,1,滑动失稳,三峡左,5,坝段滑移模式,失稳模式,1,滑动失稳,失稳模式,1,滑动失稳,金沙江向家坝右非,1,坝段地质剖面图,2,、坝踵,及以下岩体,受拉开裂,、,坝趾受压破碎,产生的,倾倒滑移,破坏（,强度不足破坏,）,倾倒破坏具体计算方法尚不够成熟完善；,倾倒失稳情况很少发生（要求坝踵不出现拉应力）。,重力坝失稳模式,2,沿坝基面滑动失稳过程：,坝踵,胶结面出现,微裂松弛区,坝趾,胶结面出现局部,剪切屈服,屈服范围向上游延伸整体滑动失稳,验算坝体沿,坝基面,的抗滑稳定安全度；,验算整体沿,深层软弱结构面,抗滑稳定的安全度。,坝基面,软弱面,二、重力坝抗滑稳定分析的内容,（,1,）刚体极限平衡法,规范使用,刚体极限平衡法,:,将,坝体、岩体或大坝与坝体组成的滑裂体看成刚体，不考虑滑裂体本身和滑裂体之间变形的影响，也不考虑滑裂面上应力分布情况，仅考虑滑裂面上的合力（正压力、重力），而忽略力矩的作用效应。,（,2,）数值方法,有限元法、块体元法、流形元法等,（该方法还没有设计控制标准）,（,3,）模型试验法,三、重力坝的抗滑稳定分析的方法,目前在进行抗滑稳定分析时，设计部门使用的规范主要是：,SL319-2005,混凝土重力坝设计规范,(,安全系数法,),DL5108-1999,混凝土重力坝设计规范,(,分项系数极限状态设计法,),抗滑稳定问题分类,:,按平面问题分析,各坝段独立受力,，河床坝段一般作为平面问题处理。,按,空间问题分析,当河床坝段,坝基内断层多条相互切割交错构成空间滑动体,时；地形陡峻的岸坡坝段,。,三、重力坝的抗滑稳定分析的方法,1,、抗剪强度公式,(,摩擦公式）,（只接触，不胶结,),接触面水平时：,接触面倾斜时：,f,的取值对工程量的影响很大。新安江,f,减少,0.01,，砼增加,2,万方。,四、,沿坝基面的抗滑稳定分析,倾向上游有利于抗滑稳定！,2,、抗剪断公式,抗剪断强度,：是指在任一法向应力下，,横切结构面剪切 破坏,时岩体能抵抗的最大剪应力；,抗剪强度,：是指在任一法向应力下，,岩体沿已有破裂面,剪切破坏时能抵抗的最大剪应力。,四、,沿坝基面的抗滑稳定分析,四、沿坝基面的抗滑稳定分析,表,3-4,抗滑安全系数,K,s,、,K,s,荷载组合,k,s,k,s,1,级建筑物,2,级建筑物,3,级建筑物,1,级建筑物,2,级建筑物,3,级建筑物,基本组合,1.10,1.05,1.05,3.0,特殊组合,(1),1.05,1.00,1.00,2.5,(2),1.00,1.00,1.00,2.3,四、沿坝基面的抗滑稳定分析,“,抗滑稳定计算公式参数取值荷载组合控制标准,”,要,配套,。,如果用摩擦公式计算的,K=1.0,，是不是意味坝处于,临界状态,？,为什么,k,s,比,k,s,大很多？,两种公式的选用,摩擦公式忽略了凝聚力，不合乎实际，而抗剪断公式则考虑，物理概念明确，比较符合坝体的实际情况，逐渐采用较多。,两种抗滑稳定计算公式虽然理论上还不够完善，但都有长期的使用经验。,规范建议：,当坝基内不存在可能导致深层滑动的软弱面时，应按抗剪断强度公式计算；对中型工程的,中、低坝,，为安全计，,也可按,抗剪公式（摩擦公式）计算。,安全系数只是一个抗滑稳定的,定性安全指标,，并不能,定量,反映坝体真实的安全程度。,四、沿坝基面的抗滑稳定分析,算例：,某重力坝基本剖面尺寸如图。,其余参数如下：,混凝土容重：,泥沙浮容重：,5 KN/m,3,坝基接触良好，强度参数如下：,最小稳定安全系数：,忽略浪压力，验算设计洪水情况下该坝段沿坝基面的稳定性。,四、沿坝基面的抗滑稳定分析,（,=0.2,）,正常蓄水位,利用水重：,将上游面做成倾斜面以利用水重。,坡度不宜过缓，否则会产生拉应力,五、提高重力坝抗滑稳定的工程措施,利用有利的开挖轮廓线,坝基面倾向上游,降低坝踵高程,倾向上游的锯齿,五、,提高重力坝抗滑稳定的工程措施,设置齿墙,齿墙阻断软弱面，改变滑动面位置，增加抗滑力,充分发挥抗力体的作用,滑动面由,abcabc,五、,提高重力坝抗滑稳定的工程措施,抽水措施：,抽去坝底渗透水，减少浮托力。,抽水体内浮托力明显低于下游,不抽水的扬压力,排水廊道内水位明显低于下游水位,抽水后的扬压力,五、,提高重力坝抗滑稳定的工程措施,加固地基,帷幕灌浆,以减少坝基渗透能力,固结灌浆,以增加坝基强度和整体性,断层处理,以减少坝基软弱结构面,5,提高抗滑稳定的工程措施,横缝灌浆,将局部或全部横缝灌浆，增加坝体的整体稳定性。,横缝灌浆,5,提高重力坝抗滑稳定的工程措施,预加应力措施,上游面设置预应力锚索,预应力改变了合力方向,施加的预应力,扁千斤顶,抗力墩,锚定钢筋,5,提高重力坝抗滑稳定的工程措施,刚体极限平衡法存在的问题,以经验为基础，计算方法可靠，但理论研究不透；,滑动破坏沿人们事先假定的方向进行，计算方法依据刚体极限平衡法。,趋势,1,：非线性有限元法（,FEM,）,极限平衡法不能反应地基内及滑动面的,应力与位移分布,，求解时引入,许多假定,，对于某些具有特殊地质条件的复杂工程，可能因为忽略了某些控制性因素而得出不符合实际的结果。,FEM,可以,通过研究大坝与地基的应力与变形发展过程，研究其破坏失稳发展的全过程，进一步揭示其破坏失稳的机制。,六、,抗滑稳定分析方法的发展趋势,趋势,2,：可靠度设计法,刚体极限平衡法属于定值、确定性方法,，不能全面反映影响结构安全因素的客观变异性（如荷载、材料参数、几何尺寸等）。,可靠度设计法：,基于随机变量的统计与分析，用结构的失效概率或可靠度来度量坝体的抗滑稳定安全度，使得抗滑稳定计算具有明确的综合安全度概念。,可靠度设计法,属于非定值设计方法,，可以有效地处理工程中遇到的各种因素的随机性，它使结构安全性从以往的长期主要依靠工程经验的,定性分析阶段,发展到以概率统计数学为基础的,定量分析阶段,，是结构设计思想和方法上的一个质的飞跃。,六、,抗滑稳定分析方法的发展趋势,小结,抗滑稳定分析的内容,抗滑稳定分析的方法,计算沿坝基面抗滑稳定性的两种公式及其区别,提高重力坝的抗滑稳定性的工程措施,