大坝抗滑稳定分析

第２０卷第６期　水利科技与经济　Ｖｏ１．２０　Ｎｏ．６　２０１４年６月　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｅｃｏｎｏｍｙ　Ｊｕｎ．，２０１４　大坝抗滑稳定分析　彭志伟　（克东县新蒲灌区管理站，黑龙江克东１６４８００）　［摘要］分析兴隆水库坝体情况，通过大坝抗滑稳定计算分析，土坝抗滑稳定，安全系数在各　种情况下均大于各最小允许安全系数，土坝满足抗滑稳定要求。　［关键词］土坝；抗滑；应力；稳定分析　［中图分类号］ＴＶ６４１　［文献标识码］　Ｂ　［文章编号］　１００６—７１７５（２０１４）０６—００４１—０２　土石坝具有适用条件广、可就地取材、经济效益好、　１　ｍ范围内，采用电动夯进行夯实，确保达到设计干容重。　设计手段高、施工速度快、施工导流易解决、抗震性能强　同时，填筑时在相应位置涂上泥浆，土水比重为１：２．５～　等优点，因而被广泛采用。　１．３，涂层厚度为３—５　ｍｍ，用以减少渗透系数。　兴隆水库位于克东县昌盛乡兴隆村，坐落嫩江河支　３）坝基地层除上部为坝体填筑土外，其下均为第四　流润津河左岸支沟上，距克东县城６０　ｋｍ，坝址地理坐标　纪冲积地层及白垩纪泥岩层，现自上而下为：①低液限黏　Ｅ１２６。２０　，Ｎ４７。４４　。水库控制流域面积１９．０　ｋｍ　。属寒温　土；②低液限黏土；③泥岩。　带大陆性季风气候，受内蒙古和西伯利亚气候的影响，春　季少雨多风，夏季温热多雨，秋季温度变化急剧，冬季寒　２　确定危险滑弧圆心范围　冷干燥。多年平均气温１．５￣Ｃ，最高气温３７．２℃，最低气　１）取坝坡中心Ｇ垂直于坝基与坝坡成８４。角的两条　温一３９．８￣Ｃ，最大冻深２．５　ｍ。多年平均降水量５３０　ｍｍ，多　射线，以Ｇ为圆心作两个圆弧，形成扇形ｂ、ｃ、ｄ、ｆ，内弧半　集中在７—８月份。多年平均蒸发量为６５０　ｍｌＴｌ，日照时数　径Ｒ１＝０．１２Ｈ＝０．１２×４．２＝０．５　ｍ，外弧半径Ｒ，＝２．０２Ｈ　约２　３２０　ｈ，无霜期１１５—１２５　ｄ，年平均风速２　ｍ／ｓ，春夏之　＝２．０２×４．２＝８．４８　ｍ。　交干旱频发。　２）把水平距坝脚４．５Ｈ与垂直距坝顶２Ｈ交点定为　１　工程地质条件　Ｍ　点，过坝肩作与水平成３５。角和过坝脚作与坝坡成２５。　角的两条线，其交点定为Ｍ　，连接并延长Ｍ　Ｍ　与扇形　１）兴隆水库坝体为均质黏土，主要由低液限黏土填　ｂ．ｃ、ｄ、ｆ交于ｅ、ｇ，危险滑弧圆心的范围就在该ｅ、ｇ线上。　筑，黑褐色、褐色，呈可塑一硬塑状态，干强度中等，韧性中　３）在ｅ、ｇ线上选一点０　为圆心，作圆弧通过下游坝　等，切面稍光滑，无摇振反应，微透水。坝体厚度为５．９～　脚，其半径Ｒ＝１２．０　ｍ，将滑动土体分为ｂ＝０．１　ｍ、Ｒ＝　８．５　ｍ，主要为低液限黏土，局部为高液限黏土，呈坚硬状　１．２　ｍ。　态，坝体内土的干容重平均值为１．５　ｇ／ｃｍ　。渗透系数为　２．１５×１０～一７．４×１０～ｃｍ／ｓ。地基表层为低液限黏土、　３抗滑稳定计算　高液限黏土，分布普遍，厚度３．３～５．３　ｍ呈可朔状态，物　１）均质黏坝轴线大致为南北方向，坝长６４０　ｍ，设计　理力学指标为：干容重平均值１．５２　ｇ／ｏｍ　，渗透系数为　坝顶高程２７２．５９　１１１。坝顶宽６　ｍ，最大坝高６．８５　ｍ，上游边　２．７×１０～～７．４×１０～ｃｍ／ｓ。该层可视为不透水地基，满　坡比１：３．０，下游边坡比１：２～１：２．５。筑坝土料为黏性　足大坝的基础要求。级配不良砂土，分布普遍，厚度０．８　土，土料设计指标为ｑ６＝２０。，Ｃ＝６　ｋＰ，湿容重为　—２．５　ｍ，中密、饱和。泥岩分布普遍，揭露埋深１．２—　１８　ｋｍ／ｍ　，浮容重为１０　ｋｍ／ｍ　。　１４．０　ｍ，上部１．０　ｍ，左右破碎，风化强烈，含水，下部干燥　２）根据《碾压式土石坝设计规范》（ＳＬ　２７４—２００１），　比较完整，坚硬拟建筑物场地地层稳定，分布均匀，适宜　稳定渗流期应采用有效应力法计算，施工期和库水位降　建筑。　落期应同时用有效应力法和总应力法，以较小安全系数　２）土坝填筑采用挖掘机挖土、自卸车运输、推土机　为准。４级坝抗滑稳定最小安全系数正常运行条件下为　推土统一平整碾压的方法。在施工中严格控制土质要　１．２５。因为采用不计条块间作用力的瑞典圆弧法计算坝　求，保证土料的土块大小、含水量指标符合上坝要求。土　坡稳定安全系数，所以根据规范要求，最小安全系数应该　坝填筑前首先进行清基处理，清除原坝面及坝坡等处的　比规定的１．２５减小８％，正常运行期最小安全系数为　杂草、树根等。在土与涵洞、闸室、消力池等墙面接角部位　１．１５，非正常运行期最小安全系数为１．０５。稳定安全系　［收稿日期］２０１３—１２—０６　［作者简介］　彭志伟（１９７３一），男，黑龙江克东人，工程师　一４１—　第２０卷第６期　２０１４年６月　数计算公式为：　水利科技与经济　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｅｃｏｎｏｍｙ　Ｖ０１．２Ｏ　Ｎｏ．６　Ｊｕｎ．，２０１４　１）有效应力法。公式如下：　之间的夹角，（。）；　为水的重度，ｋＮ／ｍ　；ｃ“、　、Ｃ　为土　的抗剪强度指标；　为阻止土体向下滑动的抗滑力矩；Ｍｓ　）６ｓｅ　］ｔｈ　｝　为土体下滑的滑动力矩。　∑｛Ｃ　６ｓｅ　＋［（Ｗ　＋　）ｃｏ　一（ｕ一　一　∑（　＋　）ｓｉ　３）坝体有静水压力作用时，稳定渗流期，计算滑动　力矩时，浸润线以下，静水位以上的土体用饱和容重　；　计算抗滑力矩时，浸润以下，静水位以上土体用浮容重　（计算上游坡稳定时，应以上游静水位为准，计算下坡稳　Ｐ　Ｚｂ，　定时，以下游水位为准）；浸润线以上的土体不论计算滑　动力矩还是抗滑力矩，均用湿容重　。对于上、下游水位　２）总应力法。公式如下：　，　∑　，　∑Ｃ　６ｓｅ　＋Ｗｃｏｓ／３ｔｈ￣ｏ　∑　∑Ｗｓｉ　式中：ｂ为土条宽度；Ｗ为条块重力，　＝Ｗｘ＋　ｋＮ；Ｗ。为在坝坡外水位以上的条块重力，ｋＮ；　为在坝　坡外水位以下的条块重力，ｋＮ；Ｚ为坝坡外水位高出条块　以下坝壳部分采用浮容重计算。由上述公式，按寻求最　底面中点的距离，ｍ；“为稳定渗流期坝身或坝基中的孔隙　压力，ｋＰａ；／３为条块重力线与通过此条块底面中点的半径　危险滑弧的试算步骤，求出坝坡最小稳定安全系数Ｋ值，　计算成果见表１。　表１抗滑稳定计算成果表　稳定渗流期　库水位降落期　一一　　施工期　图１　土坝抗滑稳定计算简图　从０＋２０１断面计算结果分析，土坝抗滑稳定安全系　东县水务局，２００１．　数在各种情况下均大于各最小允许安全系数，土坝满足　抗滑稳定要求。　［２］袁光裕，胡志根．水利工程施工［Ｍ］．北京：水利电　力出版社，２００５．　［参考文献］　［１］克东县水利志编篡组．克东县水利志［ｚ］．克东：克　一翟　１　建筑物：第三版　Ｍ　北京：水利电力　（编辑：杨文）　４２—