第7章 土石坝各运用期的稳定分析.pdf

文档介绍：第7章土石坝各运用期的稳定分析
7. 1 前言
土石坝作为人工构筑的挡水建筑物其边坡稳定问题比较典型坝体和地基在施工期
正常蓄水期库水位降落期和地震期均存在抗滑稳定问题在第 5 6 两章中分别介绍了
各种工况下抗剪强度和孔隙水压力的确定方法在正确地确定这些参数的基础上根据实际
情况采用总应力法或有效应力法进行边坡稳定分析所得到边坡稳定安全系数可用于评价
边坡在这些运用条件下的稳定性本章拟利用实际工程的算例来介绍进行稳定分析的步骤
7. 2 施工期
7. 2. 1 概述
土石坝施工期的边坡稳定问题包括坝体和地基两个方面
1) 斜墙坝的上游坡水力冲填坝和均质坝的上下游坝坡由于施工期坝体内孔隙水
压力未获得充分消散可能发生滑坡
2) 在饱和的软弱粘性土上修堤或坝地基在承受荷载时孔隙水压力增加因而发生
滑坡
总应力法和有效应力法都是施工期稳定分析的常用方法

7. 2. 2 总应力法
用总应力法分析时坝体防渗土的抗剪总强度按规范规定由下式确定
τ= cuu + σ tanφuu ()
用 Q 剪确定 cuu 和φuu 试验时采用的试样应与现场的土具有相同的压实功能干容
重和含水量
如 节所述当应力较小时不固结不排水强度指标比排水试验强度还高的问题
这部分区域示于坝体中如图 中阴影所示区域为保守计宜采用组合强度包线如图 (b)
所示
对充分饱和的地基进行总应力法分析应采用固结不排水强度指标在第 5 章中已讨论
过此时更宜采用地基土原位试验成果用现场的十字板试验来确定其抗剪总强度 qcu 此
时φ=0° c 按下式确定
q
c =τ= cu ()
2
在使用 STAB 程序进行施工期边坡稳定分析时如果使用式()进行总应力法计算则
182 土质边坡稳定分析原理⋅方法⋅程序
只需将孔隙水压设为零使用 cuu 和φuu 进行常规的计算即可如果使用式() 进行总应力
法计算则 qcu 是一个在地基内随深度变化的数值考虑到地基土在不同位置的变异特性

qcu 实际上是 x,y 两个坐标值的函数因此 STAB 程序专门提供了对 qcu 进行内插的功能

7. 2. 3 有效应力法
用有效应力法进行计算时抗剪强度由下式确定
τ= c′+ (σ− u) tanφ′()
其中 c′和φ′原则上应通过 Q′剪来确定但因不饱和土的孔隙水压力测量精度不高故
一般情况下可用 S 剪的指标
用有效应力法计算时关键问题是确定孔隙水压力确定方法已在第 6 章中讨论一旦孔
压确定后应将其用网格的形式输入计算机计算中再通过内插来确定滑面上各点的孔压
STAB 程序用于内插孔压和内插 qcu 的子程序实际上是一个此外还可以通过施工期实测
孔隙水压力进行稳定分析
[例 ] 小浪底大坝施工期的稳定分析
1. 基本情况
小浪底水利枢纽工程位于洛阳市以北黄河干流最后一个峡谷出口为一防洪减淤灌
溉发电等综合利用的大型水利枢纽最大坝高 167m 覆盖层最深达 70 m 为斜墙堆石坝
大坝典型剖面见第六章图 工程位于 7 度地震区按 8 度设防小浪底大坝的这些特点
决定了在其各设计阶段均需复核施工期正常运用期库水位骤降期和地震期的稳定性因
而这是一个典型的稳定分析问题的实例将在本章重点介绍
作为防渗体的斜墙称 1 区对其物理力学特性曾分阶段作过系统的试验研究
2. 土料指标
各种材料物理力学参数采用值见表 由于上游侧坝体具有较复杂的分区剖面因此
沿坝体内的滑裂面采用了任意形状但体形光滑同时由于坝基存在倾向下游的缓倾角软弱
夹层故也进行了沿该夹层的折线形滑裂面的稳定分析

表 7. 1 小浪底筑坝材料及坝基材料抗剪强度采用值
筑坝材料容重(kN/m3) 抗剪强度
湿容重饱和容重摩擦角φ(°) 凝聚力(kPa)
1区 CD有效强度 20
1B区 CU总强度 14 25
UU总强度 73
2A 2B 2C 3 4A 4B区 23 40 0
5区 28 30
河床砂卵石 33 0
淤积物 0 0
砂岩 26 26 35 0
1
T1 岩层顶面夹泥 5

3. 施工期总应力法稳定分析
第 7 章土石坝各运用期的稳定分析 183
在进行施工期稳定分析时考虑库水位随坝体一起升高采用表 中 UU 指标沿坝体
内滑动复核了