什么是坝基抗滑稳定?

什么是坝基抗滑稳定?

[拼音]：baji kanghua wending

[外文]：sliding stability of dam foundation

坝基岩土体在大坝各种荷载组合作用下，抵抗滑动或剪切破坏的能力。大坝是挡水建筑物，除坝体自重外，还承受很大的水平推力和扬压力，存在向下游滑动的危险性。尤其是重力坝，其稳定性全靠坝体自重来维持。当作用在坝体上的全部荷载对坝基任一可能滑动面的滑动力（即对该滑动面的切向分量）大于其阻滑力时，坝基就要发生剪切破坏或滑动。坝基抗滑稳定性是关系到大坝安全的关键问题之一。在世界坝工史中，不乏由于坝基滑动而导致大坝失事的实例，如1911年美国的奥斯汀坝，1923年意大利的格莱诺坝，1928年美国的圣·弗朗西斯坝等。因此，设计时必须对坝基在各种运用条件下的抗滑稳定性进行验算，以确保大坝的稳定和安全。

破坏形式

坝基滑动破坏的形式有表面滑动和深层滑动两种基本类型。表面滑动即沿坝基混凝土与岩土体接触面发生的滑动破坏，如格莱诺坝的破坏。深层滑动又有两种情况：一种是发生在均质坝基的剪切破坏，其滑动面轨迹近弧形；另一种是沿岩土体中的缓倾角夹层或软弱结构面的滑动，如奥斯汀坝就是由于坝基为砂页岩互层，坝基沿建基面以下60cm的粘土页岩夹层发生滑动和破坏。实际上，往往出现上述几种形式组合在一起的复合型滑动。如一部分沿接触面，一部分沿浅层的软弱岩体或结构面发生滑动；或者一部分沿岩土体中的软弱夹层，一部分为剪断岩土体等。这主要取决于坝基岩土体的强度、地质结构和坝址附近岩体的切割、刷深情况。对岩面地基，其中软弱夹层和软弱结构面的产状、延续性、填充物质及其抗剪强度和其他结构面的相互组合情况，往往对坝基抗滑稳定起着控制性的作用，并构成潜在滑动面。实践中，对发生各种滑动的可能性都需要进行研究。

评价方法

一般对表面滑动和深层滑动都要进行评价。

表层滑动

即坝体与地基接触面的抗滑稳定，计算公式有：

（1）只考虑坝体与基岩面的摩擦力，通常称纯摩公式；

（2）考虑坝体混凝土与基岩的抗剪断强度，通常称剪摩公式（见重力坝）。这两式中抗剪指标的物理意义和试验方法以及公式所采用的安全系数都不一样。世界各国对这两个公式的认识也不一致。中国目前主要采用剪摩公式。近来，各国研究者都注意到岩体的残余强度有较好的稳定性，不受试件尺寸的影响。公式中的粘结力(B')值是一个不稳定因素，峰值强度中的C'值较高，而残余强度中的C'值则丧失殆尽。因此，1974年法国P.隆德等建议坝工设计中采用不计粘结力的残余强度。因为大坝的运行期都在百年以上，需要考虑坝基的长期稳定。同时，坝基岩体内的各种结构面的连通性和平整度又很难查明，而且任一结构面如果在过去的地质年代里已经发生过错动，即使其位移仅数厘米，也可能使粘结力几乎全部丧失。这些论据都有利于倾向用纯摩公式。

深层滑动

如坝基岩土体中存在缓倾角软弱夹层或软弱结构面，就有可能沿缓倾角软弱夹层和结构面，按其最不利的组合发生深层滑动。此时就应对结构面的情况及其对坝基岩体滑动的可能影响进行分析，确定切割面、临空面和最危险的滑动面，然后进行稳定性验算。按照坝下游是否存在临空面和可能导致坝基岩体滑移的岩性和岩体结构特点，深层滑动一般有下列三种模式。

（1）坝下游存在有冲坑，或坝肩下游有冲沟等地形上的临空面，在水平推力的作用下，坝基岩体易沿缓倾角软弱结构面向临空面方向滑出（图a）。

（2）下游存在有横向软弱破碎带，或坝址下游抗力岩体为薄层状缓倾角软弱岩层组成，在水平推力作用下易发生压缩或褶曲变形，或者被剪断，从而导致坝基岩体沿潜在滑动面滑动（图b）。

（3）沿坝基岩体中两组互相对倾（倾向上游和下游）的缓倾角软弱结构面的滑动（图c）。均质土基的抗滑稳定验算，一般采用土力学中的滑弧条分法。

抗剪（断）指标的确定

坝基抗滑稳定计算中，坝基岩土体的抗剪或抗剪断指标需通过野外或室内试验测定。抗剪断试验是沿混凝土与岩石胶结面进行剪断或使岩石直接剪断的试验，沿岩体中的不连续面或沿抗剪断试验时的剪断面进行的剪切试验称抗剪试验，也称摩擦试验。一般，混凝土坝都只进行坝体混凝土与岩体胶结面的抗剪断（采用剪摩公式）和抗剪试验（纯摩公式），只有软弱岩石才需要另作岩石的抗剪断试验。当坝基岩体中存在有缓倾角软弱夹层或其他不利结构面时，还需要进行沿软弱夹层或结构面的抗剪试验。计算指标一般采用峰值强度的小值平均值，或根据岩体的破坏机理参考比例极限值（脆性破坏型）或屈服极限值（塑性破坏型）作为标准值。对软弱夹层或结构面还要考虑填充物的厚度(t)、上下界面的起伏差(h)作适当调整。当t≥h时，可直接取充填物的强度；当t＜h时，可按爬坡角的小值适当提高。当坝基范围内的岩体是由两种以上不同强度的岩石组成时，还需根据坝基各种岩石的分布面积或软弱夹层的连续性，通过面积、应力加权，提供坝基岩体的综合抗剪指标。对土基一般都取原状样做室内抗剪试验以确定其抗剪指标。

参考书目

成都地质学院张绰元等编著：《工程地质分析原理》，地质出版社，北京，1981。汝乃华编著:《重力坝》，水利电力出版社，北京，1983。