文档介绍：§3-4土石坝的稳定分析土体的破坏理论土石坝滑动面的形式荷载及荷载组合抗剪强度指标的测定和选择稳定分析方法瑞典圆弧法简化的毕肖普法滑楔法复合滑动面法一、土体的破坏理论库伦方程土坝坝坡稳定分析:假定土体为理想塑性材料达到极限平衡状态土体沿破坏面剪切破坏失稳摩尔破坏包线剪切破坏(摩尔~库伦理论)摩尔--库伦破坏准则二、土石坝滑动面的形式失稳特点: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。破坏形式:土石坝在自重、水荷载、渗透压力和地震荷载作用下:滑动失稳、塑性流动、液化失稳。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。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。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。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。滑动面形状:(1)坝体自重坝体内浸润线以上部分按湿容重计算,浸润线以下、下游水位以上按饱和容重,下游水位以下按浮容重计算。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-1三、坝坡稳定计算工况与安全系数的采用(2)渗透力渗透水流通过坝体时作用于土体的体积力。方向与渗流方向相同作用于单位土体上的渗流力:式中γW为水的容重,J为渗透坡降(3)孔隙压力填土孔隙中流体的压力,包括孔隙水压力和孔隙气压力。在饱和填土中,由于土体可以压缩而水是不可以压缩的,因此其上所加的荷重将全部由水承担------孔隙水压力。在非饱和填土中,土体受压而孔隙中的水和空气来不及排出时,亦产生孔隙压力。在孔隙水因受压而逐渐排出时,所加的荷重才逐渐转移到土料骨架上,土料骨架所承担的应力称为有效应力,孔隙中的水气所承担的应力称为孔隙应力。坝体的总应力等于有效应力与孔隙应力之和。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。①稳定渗流期——渗透力②施工期;库水位降落——超静孔隙水压力③地震时——附加孔隙水压力。孔隙水压力孔隙水压力:参见规范P61有效应力法——把孔隙压力当成一组作用在滑动面的外力来考虑,采用与有效应力相应的有效强度指标φ΄、c΄,此值由排水剪或固结快剪试验来提供。总应力法——采用不排水剪的强度指标来确定土的抗剪强度,即在抗剪强度试验中模拟土体中的孔隙压力状态,在稳定计算中不再计入孔隙压力。当土体产生滑动时,只有土颗粒骨架承担的有效应力才能产生摩擦力,土的有效抗剪强度为,孔隙压力的存在使得土的抗剪强度减小,降低了坝坡的稳定性。