第十章 地基岩体稳定性分析

第十章 地基岩体稳定性分析

第一节 坝基岩体抗滑稳定性分析

重力坝、支墩坝等挡水建筑物。

一、坝基岩体承受的荷载分析

(沿坝轴线方向取1m宽坝基(单宽坝基)为单位进行计算,如图10.1所示) 1.坝体重力W(kN)

W???iAi

i?1n式中:?i—坝体材料的容重(KN/m);

3

。 Ai—坝体横截面面积(m2)

2.静水压力 ①水平静水压力:

Hh?H1?H2??w22(h12?h2)

图 10.1 坝体静水压力分布示意图

②竖直(向)静水压力:(阴影部分面积)

Hv?Hv1?Hv2??w22(h12ctg??h2ctg?)

如:ctg??Hv11?Hv1?H1ctg???wh12?ctg? H123.泥沙压力(F) 由朗肯土压力理论:

?1F??Shs2tg2(45??)

22式中:?s—泥沙的容重;

hs—坝前淤积泥沙厚度;

φ—泥沙的内摩擦角。 4.浪压力(P) 确定比较困难。

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当坝的透水面为铅直面或坡度大于1∶1时。

'

①hf?Hw?Lw/2时,水深Hw处浪压力的剩余强度p'为:

hP??w式中:hw—波浪高度;

() chLw??HwLw—波浪长度; hf—波浪破碎的临界水深; '—水深。 hw②Hw?Lw/2,在Lw/2深度以下可不考虑浪压力的影响,

P?2式中:h0??hw/Lw。

12?w(Hw?hw?h0)(Hw?p?)?Hw 2??5.扬压力(U)(作用于坝底上的渗流压力) 如图10.2所示。

①在没有灌浆和排水设施的情况下

U??wB?0h1?h22(即图中梯形面积)

式中:U—单宽坝底所受扬压力;

B—坝底宽度; ?0—不大于1.0的系数。

当?0?1时,(即“莱维(Levy)法则”)

图 10.2 坝底扬压力分布图

②当坝基有灌浆帷幕和排水设施时,如仅有排水设施时,λ=0.8~0.9。

③如果能确定坝基岩体内地下水渗流的水力梯度(I),则可按下式计算渗透压力:

U??wI

6.岩体重力(G)

G??meVme

7.地震力(FEK)

FEK??G0

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?—地震影响系数;G0—坝体与滑面上部岩体重力。

二、坝基岩体的破坏模式

根据坝基失稳时滑动面的位置,分为三种模型:

()接触面滑动,如图10.3所示?1?(?2)岩体内滑动,??沿水平软弱面滑动??滑动??滑倾向上游软弱结构面??10.4所示,滑动?沿倾向下游软弱结构面?如图?沿倾向上下游两个软弱?面滑动???个软弱结构面滑动??沿交线垂直坝轴线的两?(?3)混合型滑动

图 10.3 接触面滑动示意图

图 10.4 岩体内滑动类型示意图

三、坝基岩体抗滑稳定性计算

1. 接触面抗滑稳定性计算 如图10.5所示。

(1)抗滑稳定性系数:??f(?V?u)?H 或

??f(?V?u)?CA?H

f—坝体与基岩接触面的摩擦系数;

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图 10.5 接触面滑动受力示意图

C—接触面的内聚力。

(2)为增大η,将坝体和岩体接触面设计成向上游倾斜的平面,如图10.6所示,作用于接触面的正压力N:

N??H?sin???Vcos??U

拉滑力:Fs?f(滑动力:Fr?H?sin???V?cos??U)?CA ??H?cos???V?sin?

???f(?Hsin???Vcos??U)?CAFs ?Fr?Hcos???Vsin?(3)如果坝底面水平且嵌入岩基较深,如图10.7所示,那么在计算η时,应考虑下游岩体的抗力(被动压力)。

对楔体abd,在bd面上:

PP?cos??Grsin??Ntg??CA?0

在bd法线方向:

图 10.6 坝底面倾斜的情况及受力分析

PP?sin??Grcos??N?0

∴岩体的抗力pp:

PP?PP??CA?Grtg(???)

cos?(1?tg?tg?)???f(?V?U)?CA?PP?H

修正为: ??f(?V?U)?CA??PP?H

图 10.7 岩体抗力计算示意图

(因为工程设计中,只是部分利用或不利用岩体抗力。) 式中:ξ为抗力折减系数,0~1.0)

2.坝基岩体内滑动的稳定性计算 (1)沿水平软弱结构面滑动的情况

若滑动面埋深不大,一般不计入岩体抗力;如滑动面埋深较大则应考虑抗力的影响。如图10.8所示。

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