土石坝稳定性分析.ppt

§4土石坝稳定分析
一、概述
二、荷载及组合
三、稳定分析方法
四、提高稳定的工程措施土石坝在自重、水荷载、渗透压力和地震荷载作用下，若剖面尺寸不当或坝体、坝基土料的抗剪强度不足，坝体或坝体连同部分地基发生滑动，造成失稳。坝基内有软弱夹层时，也可能发生塑性流动。饱和细沙受地震作用还可能发生液化失稳。
分析目的：
分析坝体及坝基在各种不同条件下可能产生的失稳形式，校验其稳定性，确定坝体经济剖面。
失稳特点：
坝体由散粒材料组成，不会出现整体滑动或倾覆失稳，只可能发生局部失稳破坏。稳定破坏形式
滑动：
坝或坝基材料的抗剪强度不够，沿某一滑动面向下坍滑。
液化：细砂或均匀砂料，地震、打桩振动、爆炸
饱和的松砂受振动或剪切而发生体积收缩，孔隙水不能立即排出，有效应力转化为孔隙应力，砂土抗剪强度降低，砂料随水的流动而流散。
影响因素：有效粒径小，孔隙比大，砂料均匀，受力体大，受力猛，透水性小，易液化。美国福特派克坝380万立方米的砂体在10分钟内流失；铁路桥因火车振动而液化。
塑性流动：
坝体或坝基剪应力超过了土料抗剪强度，变形超过弹性极限值，坝坡或坝脚地基土被压出或隆起，坝体产生裂缝或沉陷。软粘土坝体容易发生。滑动面形状
1、曲面滑动面
滑动面顶部陡而底部渐缓，曲面近似圆弧，多发生于粘性土中。
2、折线滑动面
多发生于非粘性土坡，如薄心墙坝、斜墙坝；折点一般在水面附近。
3、复式滑动面
厚心墙或粘土及非粘土构成的多种土质坝形成复式滑动面。当坝基内有软弱夹层时，滑动面不再向下深切，而沿夹层形成曲、直组合的复式滑动。荷载:
1、坝体自重
坝体内浸润线以上部分按湿容重计算，下游水位以上按饱和容重，下游水位以下部分按浮容重计算。
湿容重：单位体积中土、水、空气的重量。
饱和容重：水占满了土中的空隙，单位体积内水和土的重量。
浮容重：土的有效重量，等于饱和容重-1
2、渗透压力：
动水压力方向与渗流方向相同，作用于单位土体上的渗流力可按下式计算：f=γj
式中γ为水的容重，j为渗透坡降
渗透压力对边坡稳定不利3、孔隙水压力
土体可压缩，水是不可压缩的，且不能传递剪力。当土体孔隙饱和时，荷载由水来承担，孔隙受压排水后，土粒骨架开始承担（有效应力），孔隙水所承担的应力为孔隙应力（孔隙水应力），两者之和为总应力。土体中有孔隙水压力后，有效应力降低，对稳定不利。
粘性土在以下情况会产生孔隙水压力：①施工期；②库水位降落；③地震时附加孔隙水压力。
孔隙水压力随土料性质、填土含水量、填筑速度、坝内各点荷载和排水条件不同，随时间变化，随排水而变化。荷载组合
土石坝施工、蓄水和库水位降落的各个时期不同荷载下，应分别计算其稳定性。控制稳定的有施工期（包括竣工时）、稳定渗流期、库水位降落期和正常运用遇地震四种工况，应计算的内容：
施工期的上、下游坝坡；
稳定渗流期的上、下游坝坡；
水库水位降落期的上游坝坡；
正常运用遇地震的上、下游坝坡。土石坝各种计算工况，土体的抗剪强度均应采用有效应力法计算：2024/8/20三、稳定分析2024/8/202024/8/20四、提高稳定的工程措施