第五六章坝基稳定性的工程地质研究、边坡稳定性的工程地质研究

（3）粘聚力(c)值在公式中所占的比重随着法向力的变化而变化。法向力小时，粘聚力(c)值的比重就大，反之则小。所以，粘聚力(c)值对低坝所起的作用大，对高坝则小。
五、拱坝坝肩岩体稳定性分析
拱坝对坝肩岩体的地质条件要求非常严格，因为拱坝对坝肩岩体变形非常敏感，稍有变形即可引起拱圈产生超出允许范围的拉应力，从而产生裂缝，甚至导致溃坝事故。（如：法国的马尔帕赛拱坝）
（1）滑动面的起伏越大、越粗糙、夹层越薄，则抗剪强度越高；（表5-4）
（2）充填度越小、爬坡角越大，结构面的力学性质越高。（图5-7）
2．地下水循环渗流条件
地下水的渗入，可直接降低滑动面上的摩擦系数(f)和粘聚力(c)值，或促使软弱夹层泥化、软化。
3．坝基岩性不均时摩擦系数(f)和粘聚力(c)值的选定
2）当粘粒含量大于30%时，并以蒙脱石为主取流变强度。
（二）地质因素对摩擦系数(f)和粘聚力(c)值的影响
一般选择摩擦系数(f)和粘聚力(c)值时，应考虑以下地质因素：
1．滑动面的特征
滑动面的平整、光滑程度、密集程度、连续性，软弱夹层的物质组成和厚度及成因类型等对摩擦系数(f)和粘聚力(c)值均有明显的影响。
第五节坝基处理treatment
一、清基
6．波浪压力及冰压力
（二）边界条件的阻滑因素
（1）滑动面的阻滑因素：f、c值是决定岩体抗滑能力的主要因素（例：内蒙龙口水电站）；
（2）侧向切割面的阻作用：通常只做安全储备，而从经济的角度考虑应计入安全系数中
（3）坝下游抗力体的阻滑作用：在坝基下可能发生滑移的岩体中，有时下游的局部岩体具有支撑或抗滑作用，这部分岩体称为抗力体。(如：我国东北某坝)
1．单层结构的均匀透水坝基
1）当含水层厚度远大于坝底宽时，用巴甫若夫斯基公式（5-26）计算坝基单宽渗漏量；
2）当含水层厚度小于或等于坝底宽时，可用公式（5-27）计算坝基单宽渗漏量。
2．双层结构透水坝基；可用公式（5-28）计算坝基单宽渗漏量。
（二）绕坝渗漏量的计算
1．绕坝渗漏带的宽度可由公式（5-29、5-30）求出；
四、坝綦岩体抗滑稳定计算
（一）坝基抗滑against sliding稳定计算公式
1．表层（浅层）滑移抗滑稳定公式
摩擦公式：
抗剪断公式：
2．深层滑动抗滑稳定公式
（1）软弱结构面倾向下游（倾角小于300），下游有陡立临空面时，抗滑稳定公式
（2）软弱结构面倾向上游（倾角小于300），抗滑稳定公式
（3）双滑面或仅有倾向下游的滑动面，下游无陡立临空面：
（一）抗滑稳定计算中摩擦系数coefficient of internal friction(f)和粘聚力(c)值的选择
坝基抗滑稳定计算中，摩擦系数(f)和粘聚力cohesion(c)值的大小对稳定影响很大，如果选取的数值偏大，对坝基稳定性没有保证，反之，则偏于保守，造成浪费。（摩擦系数(f)提高0.1，则工程量可节省10~20%。
（1）面积加权法
（2）应力加权法
（三）抗剪强度指标的经验数据
对于一些没有条件作试验的工程，可参照已有工程的试验数据和选值经验，结合工程地质条件的分析和对比，来确定摩擦系数(f)和粘聚力(c)值。（参见表5-6、5-7—）
第四节坝基岩体质量分析
一、岩体分类的目的与原则
1.宏观综合性
2.准确性和客观性
3.简单实用性
（3）软弱结构面soft structure plane倾向上游（倾角小于300）diptoward upstream
（4）陡倾steepdip层状岩体
三、影响坝基抗滑稳定性的因素factor
（一）影响坝基抗滑稳定性的工程作用力
1．坝体自重deadweight
2．水压力
3．扬压力
4．淤砂压力
5．地震力
3．坝基（肩）渗漏leekage(seepage)和渗透稳定性penetrate stability问题
第二节各种坝型对地质、地形条件的要求
一、土石坝siol-rock dam对地质、地形条件的要求
二、重力坝gravity dam对地质、地形条件的要求
三、拱坝arch dam对地质、地形条件的要求
四、支墩坝buttress dam对地质、地形条件的要求
坝基岩体滑动边界条件分析、坝綦岩体抗滑稳定计算、坝基岩体抗剪强度指标的确定，坝基的渗透稳定性分析和坝基处理的方法、坝区渗漏量的计算。
教学方法
手段（教具）
参考资料
1戚筱俊．工程地质及水文地质．北京：中国水利水电出版社，1997
2陈德基主编．水利工程勘测分册．北京：中国水利水电出版社，2004
3崔冠英主编，水利工程地质，北京：中国水利水电出版社，1999．
第四节坝基岩体质量分类
一、岩体分类的目的与原则
二、岩体质量分类的方法
第五节坝区渗漏与渗透稳定性
一、坝区渗漏条件的分析
二、坝区渗漏量的计算
三、坝基的渗透稳定性分析
第六节坝基处理
一、清基
二、岩体的加固
三、防渗impermeability和排水drainage
四、改变建筑物结构型式以适应坝摹的地质条件
重点与难点
3．喀斯特管道：岩体中溶洞、暗河及溶隙等相互连通构成。
（二）渗漏通道的连通性
1．第四系松散沉积地层渗漏通道的连通性主要取决于地层结构特征，而这又与地貌发育情况密切相关；
2．基岩透水层、透水带、喀斯特管道的连通性则受岩性、地质构造、地形地貌、覆盖特征等因素控制，情况比较复杂。
二、坝区渗漏量的计算
（一）坝基渗漏量的计算
3．接触冲刷；4．接触流失
（二）渗透变形产生的条件
1．水动力条件
1）松散砂质土产生流土时的水动力条件分析（图5-33）
2）松散砂质土产生流土时的临界水力坡降公式（太沙基渗流公式）5-35、5-36。
2．土颗粒成分和结构特征
1）粗细颗粒粒径比；2）细粒含量
3．渗流出口条件
在渗流出口处，增设粒径合适的粗粒透水性保护层，可防止渗透变形的发生。
3．小型水库small reservior：库容小于3000万立方米；
（二）大坝dam按坝高分
1．高坝high dam：坝高大于70米
2．中坝middle dam：坝高为30~70米
3．低坝low dam：坝高小于30米
（三）水坝的分类
1．按建筑材料分：土坝siol dam、石坝rock dam、土石坝siol-rock dam、混凝土坝concrete dam等；
2．确定绕坝渗漏带的宽度后，可由公式（5-31）求出每一岸的绕坝渗漏量；
3．当绕坝渗漏带的宽度不易确定时，可由公式（5-32）粗略估计的绕坝渗漏量。
三、坝基的渗透稳定性分析
（一）渗透变形的类型osmotic deformation
1．管涌piping（潜蚀internal scour）
在岩层中,由于渗透水流的冲刷作用,将其中细小颗粒冲走带出的现象。
拱坝坝肩所承受的拱端推力，其作用方向是斜向岸里并偏向下游，它可分解为平行于拱端切线方向的轴向推力，及沿半径方向的切向力，二者正交。（152页图5-14）
拱坝滑移的边界条件同重力坝一样有滑动面、切割面和临空面。
可能引起坝肩岩体滑动的地形地质条件参见152页图5-15。
六、坝基岩体抗剪强度指标designation的确定
2．按结构分：重力坝gravity dam、拱坝arch dam、支墩坝buttress dam（平板坝、大头坝、连拱坝等）
二、坝基稳定的工程地质研究
1．坝基dam foundation（肩）抗滑稳定性shear stability问题
2．坝基（肩）变形稳定性deformation stability问题
课后作业与
思考题
课后思考题：第五章课后思考题与练习题2、3、6、9、10题。
教学后记
讲稿部分
教学过程
时间分配
第五章坝基的稳定性问题
第一节概述
一、基本知识
（一）水库reservior的类型
1．大型水库big reservior：库容大于5000万立方米；
2．中型水库middle reservior：库容为3000万~5000万立方米；
第三节坝基(肩)岩体的抗滑稳定性
一、坝基滑动破坏类型
1．表层滑移sliddage of surface lager
2．浅层滑移sliddage ofshallowlager
3．深层滑移sliddage of deeplager
4．混合滑移
二、坝基岩体滑动边界条件分析boundary condotions
4.针对性
二、岩体质量分类的方法
第五节坝区渗漏与渗透稳定性
leekage(seepage)和渗透稳定性osmotic stability
一、坝区渗漏条件wenku.baidu.com分析
（一）渗漏通道
1．透水层：主要透水层为第四纪砂层、卵砾石层、胶结不良的砂岩、砾岩层、具有气孔构造并裂隙发育的玄武岩、流纹岩等。
2．透水带：主要是断层破碎带和裂隙密集带。
授课题目
第五章坝基稳定性的工程地质研究
教学目的
与
教学要求
了解各种坝型对地质、地形条件的要求；掌握坝基滑动破坏类型、坝基岩体滑动边界条件分析、影响坝基抗滑稳定性的因素、坝綦岩体抗滑稳定计算、坝基岩体抗剪强度指标的确定；了解坝基岩体质量分类；掌握坝基的渗透稳定性分析和坝基处理的方法；了解坝区渗漏条件的分析、坝区渗漏量的计算。
（2）化学潜蚀chemical
渗透水流对软弱结构面上充填的黏土矿物及颗粒间的胶结物，相互作用、发生物化反应，而使岩石的孔隙增多、增大，结构联结强度降低，甚至分解散体。
主要的物化反应有：1）易容盐类物质组成的胶结物被溶解；2）黏土颗粒中阳离子交换反应；3）溶胶或凝胶以及高价铁或低价铁的氧化还原反应。
2．流土；在上升的渗流作用下，局部粘性土和其他细粒土体表面隆起、顶穿，或不均匀的砂土层中所有的颗粒同时浮动而流失的现象。
主
要
内
容
第一节概述
第二节各种坝型对地质、地形条件的要求
第三节坝基(肩)岩体的抗滑稳定性
一、坝基滑动破坏类型
二、坝基岩体滑动边界条件分析boundary condotions
三、影响坝基抗滑稳定性的因素factor
四、坝綦岩体抗滑稳定计算
五、拱坝坝肩岩体稳定性分析
六、坝基岩体抗剪强度指标designation的确定
1）剩余推力法
2）被动抗力法
3）等稳定法
（二）摩擦公式不考虑粘聚力(c)值的原因
（1）粘聚力(c)值很不稳定，在相同的实验条件下，粘聚力(c)值可相差数倍或十几倍，使选值困难，因此不考虑粘聚力(c)值，将其作为安全储备，并相应的降低安全系数的值。
（2）粘聚力(c)值容易受其他因素的影响，如：风化作用、清基质量等。
4左建，郭成久等主编．水利工程地质．北京：中国水利水电出版社，2004
5孙文怀．工程地质与岩石力学．北京：中央广播电视大学出版社，2002
6李智毅，杨裕云主编．工程地质学概论．武汉：中国地质出版社，1994
7张倬元，王士天，王兰生编著．工程地质分析原理．北京：地质出版社，1981
8胡厚田．土木工程地质．北京：高等教育出版社，2001
对于大中型水电工程，摩擦系数(f)和粘聚力(c)值原则上以原位抗剪（断）试验或室内中型抗剪（断）试验的成果为主要依据，当夹泥的厚度较大时，可据室内研究资料为依据。混凝土坝对试验成果的取值标准，可按下述原则进行。
（1）坝基底面与基岩、坝基下基岩岩体之间的抗剪（断）强度指标，可按下述原则考虑：
1）当试件呈脆性破坏时，抗剪（断）强度以峰值强度的小值平均值。
2）当岩体破碎呈塑性破坏时，取屈服强度；
（2）岩体中结构面的抗剪（断）强度，可按下述原则考虑：
1）当结构面试件呈剪断破坏时，以峰值强度的小值平均值；
2）当试件呈剪切（摩擦）破坏时，取比例极限强度；
（3）软弱夹层、断层破碎带的抗剪（断）强度指标，可按下述原则考虑：
1）当试件呈塑性破坏时，取屈服强度或流变强度；
1．坝基岩体滑动的边界条件由三种特性条件的界面构成：
（1）滑动面（缓倾角结构面）slip surface
（2）切割面（纵向结构面、横向结构面）cut surface
（3）临空面（水平临空面、陡立临空面）
2．常见的滑移破坏形式
（1）岩层layer产状attitude平缓mild
（2）软弱结构面倾向下游（倾角dip angle小于300）diptoward downstream
潜蚀的类型有：机械潜蚀和化学潜蚀，机械潜蚀又可分为发展型和非发展型。
（1）机械潜蚀mechanical；是渗透水流的动水压力冲动土颗粒而造成的。动水压力是渗透水流对土粒冲动的力，其方向与渗流方向一致，其数值等于水的重度与水力坡度的乘积。
发展型机械潜蚀（四川陈食水库，图5-23）；非发展型机械潜蚀（江西万安水电工程）