提高重力坝抗滑稳定的措施

夏树波

摘 要：重力坝是水利工程中的重要部分，而其抗滑稳定性关乎重力坝的质量和安全性，文章将结合作者的研究经验，分析重力坝抗滑稳定性的特点，研究提高抗滑稳定的措施，为相关的研究提供一份参考，文中观点存在一定的不足，有待进一步的分析论证。

关键词：重力坝；抗滑稳定；特点；措施

引言

重力坝是水利建设中的基础设施，由石料、混凝土等材料修筑而成，依靠坝体的自重保证稳定性，本身具有很高的稳定性，具有安全、可靠，设计、施工简单的特点，适应不同的地形和地质条件，在坝体中可布置泄水、引水孔口等，目前被广泛采用。但是重力坝的坝体应力低，无法发挥材料强度，温度应力和收缩应力大，并且水压和水冲击会造成一定程度的滑动，影响重力坝的稳定性和安全性，论文以下将针对重力坝抗滑稳定的特点和相关的提高措施进行讨论。

1 重力坝抗滑稳定的特点

（1）大坝滑动通道具有特定性和多元性：重力坝内有软弱结构面，抗剪强度低于基岩，形成了滑动的特定通道，而这种软弱结构面是多层的，通道具有多元性，性状、成因和充填物等都比较复杂。（2）坝体连同坝基部分岩体同时滑动：如果滑动发生在介质分界面上，物理力学性质很难界定，属于不连续各向异性体，应力应变状态十分复杂。（3）对下游尾岩抗力体的依赖性：在水平载荷下，基岩不能维持自身的稳定，坝体只有依靠下游尾岩抗力体才能满足稳定性，并且自身稳定性的安全系数小于1。（4）抗滑稳定安全度判据的多元性：坝体滑动带动滑动面以上的部分，而只有依靠下游尾岩抗力体才能维持稳定，其稳定平衡系统由五个部分构成，坝体、滑动基岩、软弱结构面、软弱结构面下部基岩、下游尾岩抗力体，难以用单一的安全系数来衡量，要靠坝基、坝体、安全系数、尾岩等应力应变来综合判定。

2 提高重力坝抗滑稳定的措施

2.1 抗滑强度参数的选择

重力坝的抗滑参数的选择对工程的造价、施工和设计有很大的影响，主要包含几个方面：其一，影响软弱夹层抗滑强度的主要参数，如土层颗粒的粒径大小，当粒径大于5mm时，可以起到抗滑作用，当粒径小于5mm时，抗滑作用不明显；如岩性，岩性对连通率、起伏差和厚度等有影响，岩性均匀，夹层厚度大时，抗滑能力强，对于大型的重力坝工程，要辅助大型剪、中型剪等工程，可以起到提升抗滑的作用。其二，软弱夹层抗滑强度参数的选择，抗滑强度参数要由试验、地质、设计三方人员综合分析确定，可以消除误差，并留有安全裕度。其三，软弱夹层不连通时抗滑强度的取值，当坝基的软弱夹层不连通时，要依照实际的情况，按具体的部位和所占面积的大小取加权平均值，综合考量抗滑强度参数。

2.2 沿坝基的抗滑性研究

将基岩与坝体间看作是一个接触面，当接触面呈水平面时，W为接触面上的总铅直力，P为接触面以上的总水平力。当接触面倾向下游时，坝基的抗滑性能降低，不利于坝体的稳定性；当接触面倾向上游时，增加坝基的抗滑性能，利于坝体的抗滑性。可以发现，当基岩与坝体混凝土的基础良好时，能够增强坝体的抗滑性能。

2.3 增强抗滑稳定的工程措施

从坝体的受力分析可以知道，要增强坝体的抗滑性能有多种措施，如提高滑动面的抗剪强度指标，减小扬压力，增加坝体的铅直力W。对具有软弱夹层的地基要设法增加尾岩抗体被动抗力，如减小总水平力P提升坝体的抗滑性能。采用工程措施提升坝体的抗滑性能主要有多种手段：其一，采用有利的开挖轮廓线，充分利用岩面的自然坡度，不但减少施工的成本，还能使坝基面倾向上游，提高其抗滑性能；其二，加大坝体剖面，加大坝体剖面可以增加坝体的重量，坝体重量增加也即是提高总铅直力，能增加坝体的抗滑性能；其三，在坝基面设置排水系统，排水系统的设置可以减小扬压力、加强坝基排水；其四，提升软弱夹层的抗剪强度，增加抗滑性能。

2.4 深层抗滑稳定研究

地基深层滑动的情况非常复杂，在水载荷的作用下，坝基内存在不利的缓倾角软弱结构面时，基岩与坝体产生滑移，有可能引发深层的滑动。而当前对于深层滑动的研究还比较有限，主要是在施工前查明地基中的失稳边界，测定抗剪强度参数，选择合理的安全系数和抗滑稳定性的措施：在单斜面深层抗滑计算时，将软弱面上的部分视作刚体，计算其抗滑稳定安全系数；对于双斜面深层抗滑稳定计算，由于施工时存在软弱夹层和多条相互切割交错的断层，滑动面的结构非常复杂，在计算抗滑通道时，选择最不利的滑动面组合，然后分析出其安全系数。要提高单斜面或双斜面深层抗滑稳定性时，主要有四个手段：其一，在坝趾设置齿墙，增加抗剪能力和坝踵应力，改善坝趾的强度，发挥抗力体的作用；其二，在坝踵设置齿墙，切断较浅的软弱面，增大抗滑体的抗力；其三，预加应力，在上游面锚固高强度钢索，然后预加应力，除了消除坝踵拉应力之外，还能增加坝体的抗滑性能；其四，采取固结灌浆、帷幕灌浆、断层和软弱夹层处理等手段对地基进行加固，提高坝体的抗滑性能。

2.5 岸坡坝段的抗滑稳定

岸坡出坝基面倾向河床的折面或斜面时，该坝段在坝体自重或上游水压力的作用下，有滑动的趋势，尤其是在复杂应力的作用下，会加剧其不稳定性。分析岸坡坝段的抗滑稳定性，设岸坡倾角为a，存在的力有坝体自重W，上游坝面水压力P，坝基面上的扬压力U，将坝体自重分解为切向力Wsina和法向力Wcosa，此时水压力和切向力Wsina就可以合成为一个方向的力S。从受力分析可以发现，要增加重力坝的抗滑稳定性，需要增大抗滑稳定安全系数，可以通过减小坝基面上的扬压力U和自重的切向分力，在重力坝的施工中减小岸坡的倾角a，达到增加法向分力减小切向分力的作用。在岸坡的开挖施工中，建设台阶，提高抗滑稳定性；帷幕灌浆可以极大的减小扬压力U，将靠近岸坡部分全部灌浆或对局部的横缝灌浆，增大抗滑稳定的安全系数。

3 结束语

我国的水利工程建设的数量和质量在近年来都取得了长足的进步，重力坝是水利工程中的重要组成部分，以其耐久性、使用寿命长、稳定性好等优点获得了广泛的应用，是关键的水利基础设施，在社会经济的发展中发挥着举足轻重的作用，其施工质量的好坏直接决定了水利工程的效益。论文结合作者的研究经验，分析重力坝抗滑稳定性的特点，然后针对性的研究提高重力坝抗滑稳定的措施，为提升重力坝的施工水平做出一定的贡献，文中观点限于作者的学术水平，存在一定的不足，有待进一步的探讨。

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