土石坝设计课件.ppt

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1、第三章土石坝第四节土石坝的稳定计算第五节土料选择与填土标准确定第六节土石坝的地基处理第七节　土石坝与坝基、岸坡及其他建筑物的连接第四节土石坝的稳定分析一、概述二、土料抗剪强度指标的选取三、坝坡稳定计算工况和安全系数的采用四、坝坡稳定分析方法土石坝由松散体构成，剖面大，是局部坝坡滑动。常见几种滑裂形式：（1）曲线滑动面如图3-11（a）、(b)所示，滑动面为曲线面。近似圆弧：分析时以圆弧面代替。（2）直线或折线滑动面如图3-11（c）（d）所示，这种滑动面多数发生在非粘性土料的坝坡。（3）复合滑动面如图3-11（f）所示，当坝基表面有软弱夹层时，

2、滑动面上部呈弧形滑动、下部能呈直线滑动的复合滑动形式。第四节土石坝的稳定分析一、概述1．确定抗剪强度指标的计算方法抗剪强度指标的计算方法有总应力法和有效应力法对于各种计算工况，土的抗剪强度都可采用有效应力法按式（3-29）确定：对于粘性土在施工期或库水位降落期（中、低坝），也可用总应力法，按式（3-30）确定：——土体的抗剪强度——孔隙水压力；——不排水剪的总强度指标；——固结不排水剪的总强度指标。二、土料抗剪强度指标的选取2．抗剪强度指标的测定方法及仪器使用规定筑坝土料的抗剪强度应采用三轴仪测定。III级中低坝，可用直剪仪—慢剪试验测有效强度

3、指标对于K<10-7cm/S土：允许采用直剪仪按快剪或固结快剪。二、土料抗剪强度指标的选取1．坝坡稳定计算工况稳定计算的目的:验算坝坡的稳定性。控制坝坡稳定应按如下几种工况进行核算：（1）正常运用条件1）上游正常蓄水位与下游相应的最低水位或上游设计洪水位与下游相应的最高水位时，形成稳定渗流期的上、下游坝坡；2）水库水位从正常蓄水位或设计洪水位正常降落到死水位的上游坝坡。三、坝坡稳定计算工况和安全系数的采用（2）非常运用条件Ⅰ1）施工期的上、下游坝坡；2）上游校核洪水位与下游相应最高水位可能形成稳定渗流期的上、下游坝坡；3）水库水位的非常降落，即

4、库水位从校核洪水位降至死水位以下或大流量快速泄空的上游坝坡。（3）非常运用条件Ⅱ正常运用水位遇地震的上、下游坝坡。2．稳定安全系数的采用按照我国《碾压式土石坝设计规范》，当用计及条块间作用力的计算方法时，坝坡稳定安全系数应不小于表3-11规定的数值；当采用不计条块间作用力时，对I级坝正常运用：K>1.30，其他情况应比表3-11规定的数值减少8%。圆弧法瑞典圆弧法简化毕肖普法讨论与分析最小安全系数确定坝坡稳定计算:刚体极限平衡法。极限平衡稳定分析时，按滑动面形状分圆弧法和滑楔法两种。四、坝坡稳定分析方法滑楔法无粘性土坝坡稳定计算斜墙与保护层一起

5、滑动的稳定计算复合滑动面的坝坡稳定计算1．圆弧法圆弧法是假定坝坡滑动面为一圆弧，取圆弧面以上土体作为分析对象。常用于均质坝、厚心墙坝和厚斜墙坝；圆弧法由瑞典人彼得森提出，故称瑞典圆弧法。该法把分滑动体分若干土条，不考虑土条间的作用力，把滑动土体相对圆弧圆心的总阻滑力矩Mr与总滑动力矩MT的比值定义为坝坡稳定安全系数。后来，毕肖普提出考虑用。(1）瑞典圆弧法图3-14表示一均质坝坡滑动面和其中任一土条的作用力，为土条自重；及分别表示作用在土条底部的法向反力和切向阻力。由毕肖普对安全系数的定义，对滑动体进行分条。然后将个力向土条底部中心简化：计算极

6、限平衡状态时阻滑力与滑动力比值K:图3-14表示一均质坝坡滑动面和其中任一土条的作用力，为土条自重；及分别表示作用在土条底部的法向反力和切向阻力。计算时:若采用b=0.1R，则、sinα1=0.1,cosα1=(1-0.1)……在每个滑弧计算时均为固定值，可使计算工作简化。当端土条宽度时，可将该土条的实际高度换算为等效高度h（h=b’h’/b）进行计算。采用总应力法计算时，可在公式（3-31）中令孔隙压力u=0，同时把c’、φ’换成总应力强度指标即可导出用总应力法计算的瑞典圆弧法公式.瑞典圆弧法计算示意图(2)简化毕肖普法如图3-15所示，图中

7、Ei、Ei+1、Xi、Xi+1分别表示土条两侧的法向力和切向力，W为土条自重，N、T分别表示土条底部的总法向反力和切向反力，其余符号见图中表示。图3-15简化毕肖普法国内外广泛应用的简化毕肖普公式:式中：以上式中两端均含未知量K值,需采用迭代法或试算法求解。可在计算机运算。采用手工试算时，一般可先假设K=1代入mai=k,重复到相等，(3）讨论与分析1）施工期计算计算时，施工期的土条重为实重。地下水位以上湿容重，以下为浮容重。2）稳定渗流期计算稳定渗流期应采用有效应力法计算。式中的土条容重：浸润线至下游水位之间用饱和容重。3）库水位降落期计算粘

8、性土在库水位降落期可用总应力法计算。四、坝坡稳定分析方法(4）最小安全系数确定最小安全系数的滑动面需反复试算才能确定。粘性土由于其土粒间具有粘聚性，滑