土石坝(第四节：稳定分析)

土石坝的应变分析及稳定分析关键词：土石坝、应变、蓄水期、稳定性、荷载摘要：我们认为，土石坝应力应变分析中有待解决的问题主要有下列几个方面。

第一是多数的研究限于施工期, 而回避了蓄水期的计算。

但是土石坝是挡水建筑物, 因此可以说, 不解决水对坝体的作用问题就是根本上没有解决问题。

实际上现代设计的高土石坝也多是在初蓄水期发生严重变形甚致破坏的。

此外, 现有计算方法本身也存在许多问题, 例如对于由刚度相差悬殊的几种材料组合的坝型就不能很好适应, 特别当土体中存在混凝土结沟的时候。

但是我们相信, 随着试验和原观测资料的积累及计算技术的发展, 这些问题将会逐步得到决,应力应变分析也一定会在土石坝设计中占据越来越重要的位置, 总有一天设计工作者将能摆脱目前滑坡稳定分析加经验的设计方法, 走上按极限变形和抗裂设计的轨道。

一、蓄水期土石坝工作状态的特点现有的原体观测资料表明, 施工期坝体内的应力主轴的方向变化不大, 坝坡局部偏转较大的地方也不超过15度, 而且大部分区域大小主应力比都在一之间, 也就是说接近于单向压缩状态。

这就意味着, 施工期坝体内的应力状态比较简单, 而月坝体的变形以垂直压缩变形为主。

可是, 一旦受到水的作用, 问题就大大复杂化了。

水对坝体的工作状态的影响表现在三个方面：（1）水平荷载引起的主应力轴偏转；（2）浮托力引起的卸荷作用；（3）土骨架浸水软化引起的附加变形（以下简称浸水变形）。

根据高米的堆石坝模型试验的结果,水平压力与浮托力的共同作用使大范围内应力主轴偏转十几度,并使上游坝壳应力减小,下游坝壳应力加大。

但从应力水平看则是下游降低,上游增高,并在上游坝壳靠心墙处达到破坏状态，形成个相当于主动土压力状态。

同时,国内外大量的观测资料表明,由于水压力及软化变形的共同作用,坝顶既可能向上游位移,也可能向下游位移,而且往往是先向上游,后向下游,同时中心线发生明显的挠曲图。

软化作用还会引起显著的沉降如果仅从浮托力考虑，蓄水时坝顶应当上抬。

土石坝边坡稳定分析与计算方法土石坝作为常见的水利工程构筑物，在防洪、供水、发电等方面发挥着重要的作用。

土石坝边坡稳定性是影响其安全运行的关键因素之一，因此边坡稳定性分析与计算方法十分重要。

本文将介绍土石坝边坡稳定性分析与计算方法的基本理论和应用技术。

一、土石坝边坡稳定性基本理论土石坝边坡稳定性分析的基本理论包括弹性地基理论、破坏力学理论、岩土力学和数值计算方法等。

1.弹性地基理论弹性地基理论是建立在弹性力学基础上的一种土体稳定性分析方法。

其核心思想是将土体与石坝看成一体，在一定的约束条件下，求解土坝体系和地基的弹性应力和应变分布，评估土石坝边坡的稳定性。

这种方法适用于土石坝边坡倾角较小、地基水平变形和竖向应力分布较均匀的情况。

2.破坏力学理论破坏力学理论是通过破裂力学和变形理论相结合的方法，对土石坝边坡的稳定性进行分析。

其核心思想是土体在受力作用下，随着剪切应力和水平应力的增加，会发生变形和破裂，并使边坡处于不稳定状态。

通过破坏力学理论，可以预测土石坝边坡的破坏形式，如滑坡、倾斜、涌浅等。

3.岩土力学岩土力学是土石坝边坡稳定性分析的重要理论基础，它研究土、岩体在地下工程中受力、应力、变形、破坏和稳定性等问题。

其核心思想是通过分析土石坝边坡的岩土力学性质，如强度、压缩模量、剪切模量、抗裂性、渗透性等，预测边坡在不同条件下的稳定性。

4.数值计算方法数值计算方法是通过数学和计算机技术，对复杂的土石坝边坡稳定性问题进行求解的方法。

其核心思想是将边坡分割成若干个小单元，通过模拟不同荷载条件下的应力和变形情况，预测边坡在不同条件下的稳定性。

常用的数值计算方法包括有限元法、有限差分法和边界元法等。

二、土石坝边坡稳定性计算方法1.经验法经验法是一种基于工程经验、检验和修改的方法。

这种方法一般适用于经验较丰富、边坡较小且地质条件比较安全的情况。

其中常用的经验法有刘安钦法、耐均匀法等。

2.解析方法解析方法是通过对已知物理或参考问题进行分析，求解所需要的未知物理的方法。

第四章土石坝第一节概述●土石坝是指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、辗压方法堆筑成的挡水坝。

●土坝当坝体材料以土和砂砾为主时，称土坝；●堆石坝以石渣、卵石、爆破石料为主时，称堆石坝；●土石混合坝当两类材料均占相当比例时，称土石混合坝。

由于筑坝材料主要来自坝区，因而也称当地材料坝。

土石坝得以广泛应用和发展的主要原因是：（1）可以就地取材，节约大量水泥、木材和钢材，几乎任何土石料均可筑坝。

（2）能适应各种不同的地形、地质和气候条件。

（3）大功率、多功能、高效率施工机械的发展，提高了土石坝的施工质量，加快了进度，降低了造价，促进了高土石坝建设的发展。

（4）岩土力学理论、试验手段和计算技术的发展，提高了大坝分析计算的水平，加快了设计进度，进一步保障了大坝设计的安全可靠性。

（5）高边坡、地下工程结构、高速水流消能防冲等设计和施工技术的综合发展，对加速土石坝的建设和推广也起了重要的促进作用。

一、土石坝的特点和设计要求分析土石坝的四大问题（1）稳定方面。

土石坝不会产生水平整体滑动。

土石坝失稳的形式，主要是坝坡的滑动或坝坡连同部分坝基一起滑动。

（2）渗流方面。

土石坝挡水后，在坝体内形成由上游向下游的渗流。

渗流不仅使水库损失水量,还易引起管涌、流土等渗透变形。

坝体内渗流的水面线叫做浸润线。

浸润线以下的土料承受着渗透动水压力，并使土的内磨擦角和粘结力减小，对坝坡稳定不利。

（3）冲刷方面。

土石坝为散粒体结构，抗冲能力很低；●工程措施：①在土石坝上下游坝坡设置护坡，坝顶及下游坝面布置排水措施，以免风浪、雨水及气温变化带来有害影响；②坝顶在最高库水位以上要留一定的超高，以防止洪水漫过坝顶造成事故；③布置泄水建筑物时，注意进出口离坝坡要有一定距离，以免泄水时对坝坡产生淘刷。

（4）沉陷方面。

由于土石料存在较大的孔隙，且易产生相对的移动，在自重及水压力作用下，会有较大的沉陷。

为防止坝顶低于设计高程和产生裂缝，施工时应严格控制碾压标准并预留沉陷量，使竣工时坝顶高程高于设计高程。

土石坝稳定性分析与监测技术研究土石坝作为一种常见的人工坝工程，被广泛应用于水利、环保、能源和交通等领域。

然而，土石坝在长期使用中可能会出现稳定性问题，如滑坡、渗漏和裂缝等，对人们的生命财产安全和环境造成潜在威胁。

因此，对土石坝稳定性进行分析与监测技术的研究具有重要意义。

土石坝稳定性分析是研究土石坝结构是否具有足够的抗滑、抗倾覆和抗压能力的过程。

这一过程通常包括以下几个方面：土石坝的力学特性分析、坝体稳定性分析、滑坡分析以及抗震分析与设计。

首先，土石坝的力学特性分析是对土石材料的力学性质进行研究，包括孔隙比、饱和度、黏聚力和内摩擦角等参数的测定。

这些参数对于土石坝的稳定性具有重要影响。

其次，坝体稳定性分析是通过计算土石坝的滑动力和倾覆力，来评估坝体的稳定性。

滑坡分析是为了识别和预测土石坝可能发生的滑坡形式和程度，从而采取相应的防治措施。

最后，抗震分析与设计是为了保证土石坝在地震作用下能够充分发挥其抵御震害的能力。

土石坝稳定性监测技术是对土石坝运行过程中各种物理量（如温度、应变、压力和位移等）进行实时监测和分析，以判断土石坝是否存在异常情况。

稳定性监测技术广泛应用于土石坝的建设和运维过程中，能够及时发现和处理土石坝的安全问题。

常见的土石坝稳定性监测技术包括激光位移计监测、水平位移测量、孔隙水压力测量和应力监测等。

激光位移计监测技术通过激光束的测量和分析，可实时监测土石坝的位移变化。

水平位移测量技术可以通过测量土石坝结构的水平位置和变形来评估坝体的稳定性。

孔隙水压力测量技术通过在土石坝内部埋设压力传感器，实时监测土石坝内部的水压力变化。

应力监测技术可以通过测量土石坝结构的应变来评估坝体的稳定性。

土石坝稳定性分析与监测技术的研究对于确保土石坝的安全运行具有重要意义。

通过分析土石坝的力学特性和稳定性，可以预先识别潜在的稳定性问题，并采取相应的措施来加固坝体结构。

同时，通过实时监测土石坝的物理量变化，可以及时发现坝体的异常情况，并采取措施进行修复和调整。

土石坝稳定计算1. 引言土石坝是一种常见的水利工程构筑物，用于堵塞河流或水体以便形成水库或水坝。

然而，由于自然力和水力的作用，土石坝可能会面临不稳定的问题，因此进行稳定计算是非常重要和必要的。

本文将介绍土石坝稳定计算的基本原理和步骤，以及常见的计算方法和注意事项。

2. 稳定计算基本原理土石坝的稳定计算是通过对坝体的各个部分进行力学分析，确定各个部分的抗力和应力状态，并判断整个坝体的稳定性。

稳定计算的基本原理主要包括以下几点：2.1. 平衡条件土石坝的稳定要求坝体处于平衡状态，即受力平衡和力矩平衡。

力矩平衡可以通过计算抗力和应力矩的和来判断。

2.2. 强度条件土石坝的稳定还要满足强度条件，即各个部分的抗力要大于或等于对应的应力。

这是保证坝体不发生破坏的基本要求。

2.3. 位移条件土石坝的稳定还需要考虑位移条件，即各个部分的位移要在允许范围内。

位移通常通过计算应力和应变的关系来进行判断。

3. 稳定计算步骤稳定计算的步骤可以分为以下几个部分：3.1. 坝体参数确定在进行稳定计算之前，需要确定土石坝的几何参数和材料参数，包括坝体高度、坝顶宽度、坝底宽度、坝坡比、土石材料的内摩擦角、抗剪强度等。

3.2. 坝体受力分析通过对坝体各个部分进行受力分析，确定各个部分的抗力和应力状态。

可以采用经典力学理论和有限元分析等方法进行分析。

3.3. 抗力计算对各个部分的抗力进行计算，包括重力抗力、剪力抗力和摩擦抗力等。

可以使用公式计算或者进行数值模拟。

3.4. 应力计算确定各个部分的应力状态，包括正应力、剪应力和法向应力等。

可以使用力学理论和数值分析方法进行计算。

3.5. 稳定性判断综合考虑平衡条件、强度条件和位移条件，判断土石坝的稳定性。

如果满足这些条件，坝体即可认为是稳定的。

4. 常见的计算方法土石坝稳定计算可以采用多种方法，常见的计算方法包括：4.1. 切片法切片法是一种简化的计算方法，将坝体分为多个切片，分别计算各个切片的受力和位移，然后综合考虑整个坝体的稳定性。

土石坝工程中的坝体稳定性分析土石坝是一种常见的水利工程，用于调节河流水位和蓄水，具有很高的综合经济效益和社会效益。

而在土石坝的设计和建设过程中，坝体稳定性是至关重要的一个方面。

本文将对土石坝工程中的坝体稳定性进行分析，探讨影响坝体稳定性的因素和解决方法。

坝体稳定性是指土石坝在运行过程中抵御各种内外力作用而保持稳定的能力。

影响坝体稳定性的因素有很多，其中包括地质条件、水文条件、坝体材料性质等。

首先，地质条件是影响坝体稳定性的关键因素之一。

地质条件包括坝址地质构造、地质灾害、地震活动等。

不同地质条件下的土石坝工程，其坝体稳定性问题也具有差异性。

其次，水文条件也是一个重要的因素。

水文条件涉及到坝址流域的降雨情况、水位变化以及水流对坝体的冲刷等。

水文条件的变化直接影响着坝体的受力状况，从而对坝体稳定性产生影响。

最后，坝体材料性质也是影响坝体稳定性的重要因素。

土石坝的材料性质包括强度、稠度、透水性等。

坝体材料的性质直接决定了坝体在受力时的承载能力。

针对坝体稳定性问题，土石坝工程中常采用的解决方法有很多。

首先是在选址阶段进行详细的地质勘测和地质灾害评估，以尽量减少地质条件对坝体稳定性的影响。

其次是在设计阶段进行合理的水力计算和承载力计算，确保坝体在各种水文条件和荷载情况下都能够稳定运行。

同时，引入一些现代的地质工程技术，如地下水位监测、地震预警系统等，以提前掌握坝体稳定性变化的趋势，及时采取相应的措施，保证坝体的安全运行。

在土石坝工程中，坝体稳定性分析是一项复杂而重要的任务。

只有充分考虑地质、水文和材料等多方面因素，并且采取科学合理的解决方法，才能确保土石坝工程的长期安全运行。

坝体稳定性分析不仅需要依靠先进的工程技术和现代设备，更需要依靠工程师的经验和专业知识。

只有不断积累和总结经验教训，才能在土石坝工程中不断提高坝体稳定性分析的精确度和可靠性。

总之，土石坝工程中的坝体稳定性分析涉及到多个因素的综合考虑和解决。

网络教育学院本科生毕业论文（设计）题目：土石坝坝坡稳定分析学习中心：山西公路奥鹏学习中心层次：专科起点本科专业：水利水电工程年级：xxxxxxxxxxxxx学号：************学生：xxx指导教师： xxx完成日期：201x 年 x 月 xx 日内容摘要土石坝具有造价低、结构简单、对自然条件适应强、抗震性能好、工作可靠、寿命长、施工管理简便等优点, 因而被广泛采用。

在水库安全鉴定中, 大坝安全至关重要, 而稳定问题又是大坝安全的关键之一。

特别是土石坝, 稳定问题更是影响其安全的关键。

因此, 如何更合理、更准确地开展土石坝的坝坡稳定分析工作是工程界普遍关注的问题。

本文通过对坝坡稳定的分类概述，分析坝坡失稳的原因，归纳总结各种隐患的防治措施，同时结合具体案例深入研究。

关键词：坝坡；稳定；破坏原因；防治措施目录内容摘要 (I)引言 (1)1坝坡稳定性概述 (2)1.1 坝坡失稳的调查 (2)1.2 滑坡的危害 (2)1.3 研究课题的提出 (2)2滑坡的原因分析 (2)2.1滑坡的分类与特征 (2)2.2地质原因引起的滑坡 (3)2.3 降雨、地震引起滑坡 (3)2.4 运行管理方面的原因 (4)3坝坡稳定监测 (4)3.1坝坡稳定监测的内容 (4)3.2坝坡稳定监测手段 (5)4坝坡失稳的防治 (7)4.1地质方面引发滑坡的处理措施 (7)4.2 降雨、地震引起滑坡的处理措施 (9)4.3运行管理方面引发防治措施 (9)5 坝坡稳定案例分析 (10)5.1坝坡稳定性分析案例具体内容 (10)5.1.1工程概况 (10)5.1.2滑坡震害现象 (10)5.1.3滑坡 (12)5.2 坝坡失稳原因分析 (13)5.3 坝坡失稳的加固防治 (13)6结论与展望 (15)参考文献 (16)IIIII引言作为坝坡失稳的重要原因，滑坡是否产生则取决于抗滑力与下滑力的大小关系。

对于弧面滑面，1915年瑞典人Petterson曾用阻抗潜滑体绕滑弧圆心旋滑的力矩与滑体重量驱动旋滑的力矩之比来描述所论潜滑体的安全系数。