巖石力學課程chapter7

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1、第七章巖基應力及穩(wěn)定分析Chapter7StressofRockFoundationandStabilityAnalysis學習內(nèi)容→巖石基礎的類型、巖基的幾種破壞形式；巖基抗滑穩(wěn)定性的計算。學習對象→巖基、巖基承載力、巖基滑動學習目的→了解巖基、巖基承載力、巖基滑動；掌握巖石基礎的類型、巖基的幾種破壞形式、巖基抗滑穩(wěn)定性的計算。學習提示LearningHints§7.1概述巖石力學基本理論工程應用巖體強度巖體變形地應力地下洞室應力重分布（二次應力）、山巖壓力、噴錨支護等壩基穩(wěn)定(本章)邊坡穩(wěn)定建基

2、面不均勻沉降建基面及壩基應力的強度復核承載能力復核壩基穩(wěn)定—重點（重力壩、拱壩壩基、壩肩）7.1.1巖基的基本類型§7.1概述7.1.2重力壩的工作原理§7.1概述巖基上重力壩的基本剖面呈三角形，上游面通常是垂直的或稍傾向上游的三角形斷面。主要依靠壩體的重量，在壩體和地基的接觸面上產(chǎn)生抗滑力來抵抗庫水的推力，以達到穩(wěn)定的要求。主要關鍵詞（Keywords）：★重力壩（Gravitydam）★抗滑穩(wěn)定（Stabilityagainstsliding）★穩(wěn)定分析（Stabilityanalysis）7.

3、1.2重力壩的工作原理§7.1概述重力壩設計關鍵技術：壩體應力與穩(wěn)定分析壩基抗滑穩(wěn)定與加固措施7.1.3重力壩的類型§7.1概述實體重力壩寬縫重力壩空腹重力壩預應力重力壩裝配式重力壩漿砌石重力壩§7.2重力壩壩基抗滑穩(wěn)定7.2.1重力壩的穩(wěn)定分析根據(jù)混凝土重力壩設計規(guī)范（DL5108-1999）8.1.2的相關規(guī)定，承載能力極限狀態(tài)：壩體斷面、結構及壩基巖體進行強度和抗滑穩(wěn)定計算，必要時進行抗浮、抗傾驗算；對需抗震設防的壩及結構，尚需按DL5703（水工建筑物抗震設計規(guī)范）進行驗算。穩(wěn)定問題的提出：

4、抗滑穩(wěn)定：壩體沿抗剪能力不足的薄弱面產(chǎn)生滑動；抗浮穩(wěn)定：壩體在上、下游水荷載作用下，產(chǎn)生向上浮起破壞形式；抗傾穩(wěn)定：上游壩踵以下巖體受拉產(chǎn)生斜裂縫及壩趾以下巖體受壓發(fā)生壓碎而產(chǎn)生傾倒滑移破壞形式。穩(wěn)定問題的類型：§7.2重力壩壩基抗滑穩(wěn)定7.2.1重力壩的穩(wěn)定分析§7.2重力壩壩基抗滑穩(wěn)定7.2.1重力壩的穩(wěn)定分析穩(wěn)定分析的方法剛體極限平衡法(rigidlimitequilibriummethod)；有限單元法(finiteelementmethod)；地質力學模型試驗法(modeltestingm

5、ethod)。問題分類—平面問題——各壩段獨立受力?？臻g問題——壩基內(nèi)斷層多條相互切割交錯構成空間滑動體或地形陡峻的岸坡段?！?.2重力壩壩基抗滑穩(wěn)定7.2.1重力壩的穩(wěn)定分析剛體極限平衡法：將斷裂面（指壩體、巖體或大壩與巖體組成的滑裂體等）看成剛體，不考慮滑裂體本身和滑裂體之間變形的影響，也不考慮滑裂面上應力分布情況，僅考慮滑裂面上的合力（正壓力、剪應力），而忽略力矩的作用效應。優(yōu)點：概念清楚，計算簡便，任何規(guī)模的工程均可采用；缺點：是不能考慮巖體受力后所產(chǎn)生變形的影響，極限狀態(tài)與允許的工作狀態(tài)也

6、有較大的出入?！?.2重力壩壩基抗滑穩(wěn)定7.2.1重力壩的穩(wěn)定分析有限單元法：可計算地基受力后的應力場和位移場，并可模擬地基中軟弱結構面局部化效應及多場耦合作用效應等，研究地基破壞發(fā)展全過程。優(yōu)點：可以考慮復雜地基的局部化效應及材料的非線性本構關系，模擬地基及壩體變形與破壞的全過程等；缺點：對有限元計算結果應用及穩(wěn)定判據(jù)的應用上尚需進一步研究。節(jié)點數(shù)8592單元數(shù)7705§7.2重力壩壩基抗滑穩(wěn)定7.2.1重力壩的穩(wěn)定分析地質力學模型方法：能較好地模擬基巖的結構、強度和變形特性，以及自重、靜水壓力等

7、荷載，能形象地顯示滑移破壞的過程。模擬內(nèi)容不夠全面和完善，不能完全依靠試驗定量解決問題。優(yōu)點：能直觀的模擬壩體與地基穩(wěn)定體系中的主要影響因素及變形與破壞全過程；缺點：模擬內(nèi)容有限，往往需要依據(jù)經(jīng)驗作適當簡化，模型一旦建立，不易修改、費用高、周期長，試驗結果受到測試技術與若干不確定性因素的影響等?！?.2重力壩壩基抗滑穩(wěn)定7.2.1壩基巖體的破壞形式實踐表明：巖基滑動破壞模式不同于松軟地基，主要受巖體中節(jié)理、裂隙、斷層以及軟弱結構面的空間形狀及相互組合的控制。因此，對巖基中各種結構面及軟弱夾層位置、方

8、向、性質等必須給予充分認識。§7.2重力壩壩基抗滑穩(wěn)定7.2.1壩基巖體的破壞形式表層滑動——沿壩體與基巖接觸面發(fā)生滑動深層滑動——巖基內(nèi)部存在著節(jié)理裂隙或軟弱夾層及其他不利的結構面產(chǎn)生。淺層滑動——巖基內(nèi)部存在著節(jié)理裂隙或軟弱夾層及其他不利的結構面產(chǎn)生。我國修建的大中型重力壩，其中有1/3存在深層滑動問題。7.2.2表層滑動穩(wěn)定性計算設壩體重V，壩底揚壓力為U，壩體混凝土與壩基巖體之間的參數(shù)為f、c，抗剪公式——壩體與壩基間看成是一個接觸面，而不是膠結面§7.2重力