华北水利水电学院：《岩石力学》课程教学课件（PPT讲稿）第八章 坝基稳定性分析

第8章坝基稳定性分析 岩石力学课程组 华北水利水电学院

第8章 坝基稳定性分析 岩石力学课程组 华北水利水电学院

学习指导 本章主要介绍了岩基承载力计算,包括倾 斜荷载下岩基的承载力、垂直荷载下岩基 的承载力计算及根据规范或经验确定岩基 承载力,重点介绍了坝基岩体的稳定性分 析方法,包括表层滑动稳定性计算和深层 滑动稳定性计算

学习指导 • 本章主要介绍了岩基承载力计算，包括倾 斜荷载下岩基的承载力、垂直荷载下岩基 的承载力计算及根据规范或经验确定岩基 承载力，重点介绍了坝基岩体的稳定性分 析方法，包括表层滑动稳定性计算和深层 滑动稳定性计算

81概述 混凝士高坝(例如重力坝、拱坝等)都是直 接建造在岩基上的,坝体自重及其所受的 各种荷载最终必然都传递到岩基上去,坝 基承载后,在岩体内部如果产生过大的应 力,则将危及坝基的安全与稳定。因此, 在设计时最好对坝基的应力有一定量的估

8.1 概述 • 混凝土高坝(例如重力坝、拱坝等)都是直 接建造在岩基上的，坝体自重及其所受的 各种荷载最终必然都传递到岩基上去，坝 基承载后，在岩体内部如果产生过大的应 力，则将危及坝基的安全与稳定。因此， 在设计时最好对坝基的应力有一定量的估 计

82岩基承载力 在水工建物设计中,对于裂隙较少的坚硬岩基,一般 认为岩基的承载力是不成问题的,往往不是水工设计的主 要任务。相反,对于整体性较差、不够坚硬的岩基,特别 底宽度较窄的情况 进行承载力的验算。这一节 将讨论岩基承载力的计算方法。 所谓岩基的极限承载力,就是指岩基所能负担的最大荷载 (或称极限荷载)。当岩基承受这种荷载时,岩基中的某 区域将处于塑性平衡状态,形成所谓的塑性区(或称为极 狠平衡区),这时基础沿着某一连续滑动面产生滑动。因 此,在计算岩基的极限承载力时,需用到塑性力学中的有 关公式

8.2 岩基承载力 • 在水工建筑物设计中，对于裂隙较少的坚硬岩基，一般 认为岩基的承载力是不成问题的，往往不是水工设计的主 要任务。相反，对于整体性较差、不够坚硬的岩基，特别 是坝底宽度较窄的情况，则需进行承载力的验算。这一节 将讨论岩基承载力的计算方法。 • 所谓岩基的极限承载力，就是指岩基所能负担的最大荷载 (或称极限荷载)。当岩基承受这种荷载时，岩基中的某一 区域将处于塑性平衡状态，形成所谓的塑性区(或称为极 限平衡区)，这时基础沿着某一连续滑动面产生滑动。因 此，在计算岩基的极限承载力时，需用到塑性力学中的有 关公式

82岩基承载力 倾斜荷载下岩基的承载力 基础为水平的情况 Nlg+NC 基础为倾斜的情况 p=NC+Nby 2

8.2 岩基承载力 • 倾斜荷载下岩基的承载力 基础为水平的情况 基础为倾斜的情况 N q N c N p = q + c 1  p Nc c N b 2 1 = +

82岩基承载力 垂直荷载下岩基的承载力 =_Nby+已+x)+N,+ F 基础形状 条形 正方形 圆形 矩形 形状系数 0.5-0. B2 1.3 1+0.3 形状系数表

8.2 岩基承载力 • 垂直荷载下岩基的承载力    N b ( )c N h h F p q s       =  + 2 + + + 1 1 2 形状系数表 1       − L b 0.5 0.1  2       + L b 1 0.3 基础形状 形状系数 条形 正方形 圆形 矩形 0.5 0.4 0.3 1 1.3 1.3

82岩基承载力 根据规范或经验确定岩基的承载力 岩基的容许承载力可按经验方法进行估 算。一般情况是结合岩体的节理裂隙发育 程度,根据岩块单轴饱和极限抗压强度, 折算成坝基岩体的容许承载力

8.2 岩基承载力 • 根据规范或经验确定岩基的承载力 岩基的容许承载力可按经验方法进行估 算。一般情况是结合岩体的节理裂隙发育 程度，根据岩块单轴饱和极限抗压强度， 折算成坝基岩体的容许承载力

83坝基岩体的稳定性分析 大坝失稳形式主要有两种情况:第一种情况是岩基中的 体强度远远大于坝体混凝土强度,同时岩体坚固完整且无 软弱结构面,这时大坝的失稳多半是沿坝体 接触处 这种破坏形式称 如图8-7 所示,第二种情况是在岩基内部存在着节理、裂隙和软弱 夹层,或者存在着其它不利于稳定的结构面,在此情况下 基容易产生如图8-8所示 上述两种破 外,有时还会产生所谓 的破坏形式,即 大坝失 分沿着混凝土与岩基接触面滑动,另一部 则沿岩体中某一滑动面产生滑动的破坏形式,即大坝失 部分沿着混凝土与岩基接触面滑动, 部分则沿 岩体中某一滑动面产生 因此,混合滑动的破坏形式 实际上是介于上述两种破坏形式之间的情况

8.3 坝基岩体的稳定性分析 • 大坝失稳形式主要有两种情况：第一种情况是岩基中的岩 体强度远远大于坝体混凝土强度，同时岩体坚固完整且无 显著的软弱结构面，这时大坝的失稳多半是沿坝体与岩基 接触处产生，这种破坏形式称为表层滑动破坏，如图8-7 所示，第二种情况是在岩基内部存在着节理、裂隙和软弱 夹层，或者存在着其它不利于稳定的结构面，在此情况下 岩基容易产生如图8-8所示的深层滑动。除了上述两种破 坏形式之外，有时还会产生所谓混合滑动的破坏形式，即 大坝失稳时一部分沿着混凝土与岩基接触面滑动，另一部 分则沿岩体中某一滑动面产生滑动的破坏形式，即大坝失 稳时一部分沿着混凝土与岩基接触面滑动，另一部分则沿 岩体中某一滑动面产生滑动，因此，混合滑动的破坏形式 实际上是介于上述两种破坏形式之间的情况

83坝基岩体的稳定性分析 表层滑动计算 验算表层滑动的抗滑安全系数时,可 按坝体受力情况,分别求出坝体沿岩基表 层的抗滑力与滑动力,然后通过两者之比 求得 f(-U) H

8.3 坝基岩体的稳定性分析 • 表层滑动计算 验算表层滑动的抗滑安全系数时，可 按坝体受力情况，分别求出坝体沿岩基表 层的抗滑力与滑动力，然后通过两者之比 求得 ( ) H f V U Fs − =

83坝基岩体的稳定性分析 深层滑动稳定性计算 滑动面倾向上游的情况 F (H sin a+V cosa-U)go+cl H cos sin a 滑动面倾向下游的情况 抗力体极限平衡法F滑动力 抗滑力(cosa-H1sna-U1)+C1A1+P HI cos a +v sin a 等F法抗滑力f(Psm(a+D)+csB=U)+e 滑动力 cos(a+B-V sin B

8.3 坝基岩体的稳定性分析 • 深层滑动稳定性计算 滑动面倾向上游的情况 滑动面倾向下游的情况 ( )      cos sin sin cos H V H V U t g cl Fs − + − + = ( )     cos sin cos sin 1 1 1 1 1 1 1 1 H V f V H U C A P Fs + − − + + = = 滑动力 抗滑力 抗力体极限平衡法 ( ( ) ) (  )     cos sin sin cos 2 2 2 2 2 2 V f P V U c A Fs + − + + − + = = 滑动力 抗滑力 等F法