【文章內容簡介】 壓力 地 震荷 載 動 水壓 力 土 壓力 基 本 組 合 (1)設 計 洪 水 位 情 況 1 2 3 4 5 特 殊 組 合 (1)校 核 洪 水 位 情 況 1 2 3 4 5 穩(wěn)定分析 工程實踐和試驗研究表明 ,巖基上混凝土重力壩的失穩(wěn)破壞可能有兩種類型 :一種是壩體沿抗剪能力不足的薄弱層面產生滑動 ,包括沿壩與基巖接觸面的滑動以及沿壩基巖體內連續(xù)軟弱結構面產生的深層滑動 。另一種是在荷載作用下 ,上游壩踵以下巖體受拉產生傾斜裂縫以及下游壩趾巖體受壓發(fā)生壓碎區(qū)而引起傾斜破壞。 圖 431 重力壩失穩(wěn)破壞示意圖 (a)沿軟弱面深層滑動示意圖 b 傾倒破壞示意圖 在一般 情況中只進行抗滑穩(wěn)定分析。本工程也只進行抗滑穩(wěn)定分析。 沿壩基面的抗滑穩(wěn)定 1 抗滑穩(wěn)定計算公式 目前常用的有兩種公式。 圖 432 重力壩沿壩基面抗滑穩(wěn)定計算示意圖 (a)沿水平壩基面抗滑穩(wěn)定 (b)沿傾斜壩基面抗滑穩(wěn)定 (1)摩擦公式 此法的基本觀點是把滑動面看成是一種接觸面 ,而不是膠結面?；瑒用嫔系淖杌χ挥嬆Σ亮?,不計凝聚力。 當滑動面為水平面時 ,其抗滑穩(wěn)定安全系數可按下式計算 (4?9) 式中 ??作用于滑動面以上的力在鉛 直方向投影的代數和 。 ??作用于滑動面上的力在水平方向投影的代數和 。 ??滑動面上的抗剪摩擦系數 。 ??按摩擦公式計算的抗滑穩(wěn)定安全系數 ,按表 431 采用。 當滑動面為傾向上游的傾斜面時 ,計算公式為 (4?10) 式中 ,為滑動面與水平面的夾角 ,其他符號同式 (4?9)。 由式 (4?10)看出 ,滑動面傾向上游時 ,對壩體抗滑穩(wěn)定有利 。傾向下游時 ,角由正變負 ,滑動力增大 ,抗滑力減小 ,對壩的穩(wěn)定不利。 (2)抗剪斷強度公式 此法認為 ,壩與基巖膠結良好 ,滑動面上的阻滑力包 括摩擦力和凝聚力 ,并直接通過膠結面的抗剪斷試驗確定抗剪強度的參數和。其抗滑穩(wěn)定安全系數由下式計算 (4?11) 式中 ?壩體與壩基面連接面的抗剪斷摩擦系數 。 ?壩體與壩基連接面的抗剪斷凝聚力 。 ?壩體與壩基連接面的面積 。 ?按抗剪斷公式計算的抗滑穩(wěn)定安全系數 ,按表 431 采用。 表 431 抗滑穩(wěn)定安全系數、 安全系數 荷載組合 壩 的 級 別 1 2 3 基本組合 特殊組合 (1) 特殊組合 (2) 基本組合 特殊組合 (1) 特殊組合 (2) 抗剪斷強度公式考慮了壩體與基巖的膠結作用 ,計入了摩擦力和凝聚力 ,是比較符合壩的實際工作狀態(tài) ,物理概念也較明確。所以 ,該水利樞紐工程抗滑穩(wěn)定計算時采用抗剪斷強度公式驗算。 2 計算參數的確定 抗剪斷摩擦系數 ,凝聚力和抗剪摩擦系數的確定 ,一般是根據工程的實際情況 ,野外現場試驗測定來選取。 該水利樞紐工程的 ,。 3 計算過程和結果 計算過程見計算書 ,計算結果如表 432 所示 表 432 計算安全系數 安全系數 工作狀況 系數 設計 校核 各工況下安全系數均大于表 431 中對應工況下的安全系數 ,因此該工程滿足抗滑穩(wěn)定要求。 沿壩基深層的抗滑穩(wěn)定分析 由于壩基滑動面、抗裂面的阻滑力受巖石性質、產狀等因素的影響 ,計算結果的精度比壩體與壩基接觸面的阻滑力計算還要差。因此壩基抗滑穩(wěn)定安全系數一般要求大于壩體的抗滑穩(wěn)定安全系數。 提高抗滑穩(wěn)定性的工程措施 從上述抗滑穩(wěn)定分析可以看出 ,要提高重力壩 的穩(wěn)定性關鍵在于增加抗滑力。工程上常采用如下一些措施 : ① 將壩的上游面做成傾斜或折坡形 ,利用壩面上的水重來增加的抗滑穩(wěn)定 ,但傾斜坡度不宜過大 ,以防止上游壩面出現拉應力。 ② 將壩基面開挖成傾向上游的斜面 ,借以增加抗滑力提高穩(wěn)定性。若基巖較為堅硬 ,也可將壩基面開挖成若干段傾向上游的斜面 ,形成鋸齒狀 ,以提高壩基面的抗剪刀能力。 ③ 利用地形、地質特點 ,在壩踵或壩趾設置深入基巖的齒墻 ,用以增加抗力提高穩(wěn)定。 ④ 采用有效的防滲排水或抽水措施 ,降低揚壓力。 ⑤ 利用預加應力提高抗滑穩(wěn) 定性。 應力分析 應力分析方法 該水利樞紐工程采用理論計算中的材料力學法進行分析。用材料力學法計算壩體應力時 ,一般沿壩軸線切取單寬壩體作為固接于地基上的變截面懸臂梁 ,按平面問題進行計算。圖 441 表示非溢流壩橫斷面的計算簡圖 ,并規(guī)定坐標方向 ,作用力及應力的正方向如圖所示 ,即水平外力以指向上游為正 ,鉛直外力以向下為正 ,力矩以反時針方向為正 ,正應力以壓為正 ,剪應力以微分體的拉伸對角線在一、三象限為在正。 應力計算 壩體邊緣應力的計算 壩體的最大和最小主應力一般都出現在上下 游邊緣 ,而且要計算壩體內部 應力也需要以邊緣應力作為邊界條件。計算時 ,應根據工程規(guī)模和具體情況 ,沿壩高方向每隔一定高度 (或斷面輪廓有突變處 )切取水平截面作為計算截面。 圖 441 壩體應力計算圖 (1)水平截面上的邊緣正應力和 假定任一水平截面上的垂直正應力呈直線分布 ,可用材料力學偏心受壓公式計算。 假定任一水平截面上的垂直正應力呈直線分布。式中 ?作用在計算截面以上全部荷載的鉛直分力總和 。?作用在計算截面以上全部荷載對截面形心的力矩總和 。 ?計算截面沿上下有方向的寬度。 (2)邊緣 剪應力和 求出和以后 ,可在上下游邊緣、點分別切取三角形微元體。根據力的平衡條件即可求得 : (4?13) (4?14) 上兩式中、 ?計算截面處上下游壩面的水壓力強度 (如有泥沙壓力和地震動水壓力時也應計算在內 )。、 ?上下游壩面坡率 ,、為上下游壩面與鉛直面的交角。 (3)鉛直面上的邊緣正應力和 求得和以后 ,由上下游壩體微元體的平衡條件可求得和 。 (4?15) (4?16) (4)邊緣主應力和 取三角微元體 ,按力的平衡條件可得