【正文】 砂礫層；第三層為 厚的 5～ 40mm的碎石層 。 33 第三節(jié) 壩坡 的穩(wěn)定 分析 土壩穩(wěn)定計算的工況選擇 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（ SL2742021）的要求， 土石壩施工、建成、蓄水和庫水位降落的各個時期不同荷載下，應(yīng)分別計算其穩(wěn)定性?？刂品€(wěn)定的有施工期（包括竣工期）、穩(wěn)定滲流期、水庫水位降落期和正常運(yùn)用遇地震四種工況，應(yīng)計算的的內(nèi)容如下： （ 1）施工期的上、下游壩坡； （ 2）穩(wěn)定滲流期的上、下游壩坡； （ 3）水庫水位降落期的上游壩坡； （ 4）正常運(yùn)用遇地震的上、下游壩坡。 在本次設(shè)計中，我們選三種代表工況進(jìn)行穩(wěn)定計算： 1）施工期（包括竣工 期）。該階段黏性土體內(nèi)的孔隙水壓力尚未消散，故需考慮孔隙水壓力對壩坡穩(wěn)定的影響。在強(qiáng)地震區(qū)，這種作用還要與地震作用的 1/2 相結(jié)合。 本設(shè)計只 計算下游壩坡的穩(wěn)定。 2）穩(wěn)定滲流期。 上游為正常蓄水位或設(shè)計洪水位，下游為相應(yīng)水位時下游壩坡的穩(wěn)定。此時，地震作用只與正常水位工況相結(jié)合。本設(shè)計只計算設(shè)計洪水位時下游壩坡的穩(wěn)定。 3）水庫水位降落期。可考慮水庫水位自正常蓄水位快速降落到死水位的情況，主要考查不穩(wěn)定滲流對大壩上游壩坡穩(wěn)定的影響。 穩(wěn)定計算的方法及斷面選擇 土石壩由于其體積很大、壩體重，不可能產(chǎn)生水平滑動 ，其失穩(wěn)形式主要是壩坡滑動或壩坡與壩基一起滑動。土石壩穩(wěn)定分析的目的就是核算土石壩在自重、各種情況的孔隙壓力 和外荷載作用下，壩坡是否穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)。 壩坡穩(wěn)定計算時，應(yīng)先確定滑裂面的形狀，土石壩滑坡的型式與壩體結(jié)構(gòu)、土壤和地基的性質(zhì) 以及壩的工作條件等密切相關(guān) 。 穩(wěn)定計算方法可分圓弧滑動及非圓弧滑動穩(wěn)定兩種。其中圓弧滑動穩(wěn)定計算的方法主要為 考慮條塊間作用力的 簡化畢肖普法和 不考慮條塊間作用力的 瑞典圓弧法 。而非圓弧滑動穩(wěn)定計算是摩根斯頓 — 普賴斯 法和滑楔法。 34 壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)， 按照 《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（ SL2742021） 的規(guī)定，當(dāng)采用計及條塊間作用力的計算方法時，其應(yīng)不小于下表 314 規(guī)定的數(shù)值： 表 314 壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù) 運(yùn)用條件 工程等級 1 2 3 4 正常運(yùn)用條件 非常運(yùn)用條件 I 非常運(yùn)用條件 II 采用不計條塊間作用力的瑞典圓弧法計算壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)時，對 1 級壩正常運(yùn)用條件最小安全系數(shù)應(yīng)不小于 ，其他情況應(yīng)比表 314 中規(guī)定的數(shù)值減小8%。 則本 工程壩坡最小安全系數(shù)為： K 正 =， KI=， KII=。 滑裂面形式對斜心墻壩來說，上、下游壩坡均采用曲線滑裂面， 采用 不計 條塊間作用力的 瑞典 圓弧滑動有效應(yīng)力法校核最大壩高斷面的上、下游壩坡的穩(wěn)定，計算采用列表法。 其計算公式如下： （ 1）施工期校核下游壩坡的穩(wěn)定計算： 采用 瑞典圓弧法 的有效應(yīng)力法計算施工期的壩坡穩(wěn)定，其公式如下： K= ?? ???????s i n]39。)( c o ss e cs e c39。[ 2WtgBWbC （ 2）水庫水位降落期和穩(wěn)定滲流期校核下游壩坡的穩(wěn)定計算： 采用瑞典圓弧法的有效應(yīng)力法計算施工期的壩坡穩(wěn)定，其公式 如下： K= ? ?? ?????????????s i n}39。]s e c)(c os[s e c39。{2121 WW tgbzruWWbC w 以上式中： b —— 條塊寬度； W—— 條塊 實(shí)重， W=W1+W2+rwzb； W1—— 在壩坡外水位以上的條塊實(shí)重 ； W2—— 在壩坡外水位以下的條塊浮重； z —— 壩坡外水位高出條塊底面中點(diǎn)的距離 ； 35 u —— 穩(wěn)定滲流期或水庫水位降落期壩體或地基中的孔隙水壓力； a—— 條塊的重力線與通過此條塊底面中點(diǎn)的半徑之間的夾角； C’ 、 f’—— 土壤抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。 上、下游不計條塊間作用力的有效應(yīng)力法的穩(wěn)定分析 （ 1）施工期下游壩坡的穩(wěn)定計算 1）計算分析步驟 ① 利用 方捷耶夫法和費(fèi)蘭鈕斯法確定最危險滑弧所對應(yīng)圓心的范圍。首先定出距壩頂為 2H、距壩趾 的 M1點(diǎn)，再從壩趾 B 和壩頂 A 分別引出 BM2和AM2，它們分別與下游壩坡及壩頂成 b1=25176。 、 b2=35176。 角并相交于 M2 點(diǎn)，連接M1M2 線，最危險滑弧的圓心即位于 M1M2 的延長線附近；其次用方捷耶方法給出扇形 bcdf， 取下游坡中點(diǎn) a，過 a 點(diǎn)作鉛垂線 ac，過 a 點(diǎn)作與壩坡成 85 角的線 ad。以 a 點(diǎn)為圓心分別以 、 半徑做圓弧，分別與線 ac、 ad 相交于點(diǎn) b、 c、 f、d，從 而形成扇形 bcdf。而線 M1M2延長線與扇形 bcdf 相交于 點(diǎn) e、 g， 這樣最小安全系數(shù)滑弧的圓心就在 eg 線附近。 ② 在 eg 線上分別取 O O O3為圓心，分別通過 B 點(diǎn)的滑弧。 ③ 分別編號： b==，從圓心作垂線為 0 號土條的中心線，向上依次為 3? ；向下依次為 2? 。 ④ 繪制壩坡穩(wěn)定計算圖，如圖所示。 ABM 2cdbfgeaM 1012345671O 1 36 圖 310 施工期下游壩 坡穩(wěn)定計算圖（ O1） ABM 2cdbfgeaM 10123456178234O 1O 3O 2 圖 311 施工期下游壩坡穩(wěn)定計算圖（ O2） ABM 2cdbfgeaM 101234561O 1O 3 圖 312 施工期下游壩坡穩(wěn)定計算圖（ O3） 37 ⑤ 列表計算荷載，見表 31表 31表 317。 表 315 施工期下游壩坡穩(wěn)定計算表 (O1) sin a cos2a sec a h1h2g1h1g2h2WiWisin a f39。Wisec a(cos2a B)tg f1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 117 0 31 6 0 31 5 358 0 358 31 4 0 31 3 0 31 2 0 31 1 328 31 0 0 11 198 0 31 1 31 合計 圖條編號 38 表 316 施工期下游壩坡穩(wěn)定計算表 (O2) sinacos2a sec a h1h2g1h1g2h2WiWisina f39。Wiseca(cos2aB)tgf1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 118 0 31 7 0 31 6 0 31 5 0 31 4 0 31 3 886 31 2 695 31 1 31 0 0 26 468 0 31 1 31 2 31 3 31 4 32 合計 圖條編號 39 表 317 施工期下游壩坡穩(wěn)定計算表 (O3) sin a cos2a sec a h1h2g1h1g2h2W i W i sin a f39。W i sec a(cos2a B)tg f1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 116 0 31 5 0 31 4 0 31 3 0 31 2 0 31 1 0 31 0 0 0 31 1 31 合計 圖條編號 ⑥ 計算抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) Kc。 Ko1= ? = Ko2= ? = Ko3= ? = ⑦ 按比例將 Kc值標(biāo)在相應(yīng)的圓心上，連成曲線找出相應(yīng)最小 Kc的圓心 O4。 ⑧ 通過 O4作 eg 的垂線 NN1，并在其上選 O O O7為圓心，分別通過 B 點(diǎn)的滑弧。 40 ABM 2cdbfgeaM 101234561723O 1O 3O 2O 4N1NKcO 5O 6O 7 圖 313 施工期下游壩坡穩(wěn)定計算圖（ O6） ABM 2cdbfgeaM 10123456172O 1O 3O 2O 4N1NKcO 5O 6O 7 圖 314 施工期下游壩坡穩(wěn)定計算圖（ O6） 41 ABM2cdbfgeaM10123456172O1O3O2O4N1NKcO5O6O7 圖 315 施工期下游壩坡穩(wěn)定計算圖（ O7） 42 表 318 施工期下游壩坡穩(wěn)定計算表 (O5) sin a cos2a sec a h1h2g1h1g2h2WiWisin a f39。Wiseca(cos2aB)tgf1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 117 0 31 6 0 31 5 0 31 4 0 31 3 0 31 2 31 1 31 0 0 0 31 1 31 2 31 3 7 31 合計 圖條編號 43 表 319 施工期下游壩坡穩(wěn)定計算表 (O6) sin a cos2a sec a h1h2g1h1g2h2WiWisin a f39。Wiseca(cos2aB)tgf1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 117 0 31 6 0 31 5 0 31 4 0 31 3 0 31 2 0 31 1 31 0 0 0 31 1 137 31 2 31 合計 圖條編號 44 表 320 施工期下游壩坡穩(wěn)定計算表 (O7) sin a cos2a sec a h1h2g1h1g2h2WiWisin a f39。Wisec a(cos2a B)tg f1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 117 0 31 6 0 31 5 353 0 353 31 4 0 31 3 0 31 2 0 31 1 31 0 0 11 198 0 31 1 31 2 31 合計 圖條編號 ⑨ 重復(fù) ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 步驟，從而求出最小安全系數(shù)。 Ko5= ? = Ko6= ? = Ko7= ? = 45 ABM2cdbfgeaM10123456172N1NKcminO5O6O7 圖 316 施工期下游壩坡穩(wěn)定計算圖 最小安全系數(shù) 由以上圖中，求出最小安全系數(shù)為 Kcmin=＞ K=。因此施工期土石壩的下游壩坡