重力坝抗滑稳定措施浅析
摘要：通过对重力坝抗滑稳定的分析，采取有效措施提高其抗滑稳定性，确保
大坝安全运行。

关键词：水利枢纽；重力坝；抗滑稳定；措施
前言
重力坝是用混凝土或石料等材料修筑，主要依靠坝体自重保持稳定的坝，它历史悠久、优点较多，目前仍被广泛采用。

重力坝抗滑稳定分析的目的是核算坝体沿坝基面或坝基内软弱结构面抗滑稳定的安全度，提高重力坝抗滑稳定的措施要根据其工作原理及特点，通过分析不同情况下的稳定性，分别确定切实有效的提高抗滑稳定措施。

下面就重力坝存在的几种可能滑动情况分别进行稳定分析，根据分析结果落实相应的抗滑稳定措施。

一、沿坝基面的抗滑稳定问题
1、沿坝基面的抗滑稳定分析（以一个坝段或取单宽作为计算单元）
1.1利用抗剪强度公式，将坝体与基岩间看成是一个接触面，而不是胶结面。

当接触面呈水平面时，其抗滑稳定安全系数Ks =①式中ΣW为接触面以上的总铅直力；ΣP为接触面以上的总水平力；
U为作用在接触面上的扬压力；f为接触面间的摩擦系数。

当接触面倾向上游时Ks=②式中β为接触面与水平面间的夹角。

由式②可以看出，当接触面倾向上游时，对坝体抗滑有利；当接触面倾向下游时，β为负值，使抗滑力减小，滑动力增大，对坝体稳定不利。

1.2利用抗剪公式时，认为坝体混凝土与基岩接触良好，直接采用接触面上的抗剪断参数和计算抗滑稳定安全系数。

s =③
式中A为接触面面积；为抗剪断摩擦系数；为抗剪断凝聚力。

2、增加抗滑稳定性的工程措施
从稳定性分析计算公式看出，要增大K值可采取多种措施，如增加坝体的铅直力ΣW，减小扬压力U，提高滑动面的抗剪强度指标f值。

对具有软弱夹层的地基应设法增加尾岩抗体被动抗力。

如依靠减小水平推力ΣP来增加坝体稳定性难度很大。

因此，可以采用以下工程措施提高抗滑稳定性。

一是加大坝体剖面。

在上游面或下游面加大剖面以增加坝体自重，在上游面加大剖面可增加坝体自重及垂直水重，提高ΣW值，从而增加坝的抗滑稳定性；二是采用有利的开挖轮廓线，开挖坝基时，利用岩面的自然坡度，使坝基面倾向上游；三是在坝基面设置排水系统，加强坝基排水，减小扬压力，增大K值；四是提高软弱夹层的抗剪强度指标。

软弱夹层抗剪强度极低，提高f值是增加坝体抗滑稳定性的重要措施。

二、深层抗滑稳定
1、深层抗滑稳定分析
当坝基内存在不利的缓倾角软弱结构面时，在水荷载作用下，坝体有可能连同部分基岩沿软弱结构面产生滑移，即所谓的深层滑动。

地基深层滑动情况十分复杂，失稳机理和计算方法还在探索之中。

设计时首先要查明地基中的主要缺陷，确定失稳边界，测定失稳边界面上的抗剪强度参数；其次是选择合理的计算方法并规定相应的安全系数。

同时还要选择提高深层抗滑稳定性的措施。

1.1单斜面深层抗滑稳定计算：在地基内只有一个软弱面，稳定分析时将软弱面以上的坝体和地基视作刚体，按式②或③计算刚体沿软弱面的抗滑稳定安全系数Ks。

1.2双斜面深层抗滑稳定计算：很多工程的地基内往往存在多条相互切割交错的断层或软弱夹层，构成复杂的滑动面。

在作深层抗滑稳定分析时，验算几个可能的滑动通道，找出最不利的滑动面组合，计算其抗滑稳定安全系数。

计算方法有剩余推力法、被动抗力法及等安全系数法。

这三种计算方法中的前两种，由于先令一个区处于极限平衡状态，也即相当于这一区的K=1，因而推算出的另一区的K值要比等安全系数法大，相比之下等安全系数法更为合理。

2、提高深层抗滑稳定的措施
一是在坝踵部位设齿墙，切断较浅的软弱面，增大了滑动体的重量和抗滑体的抗力；二是在坝趾设置齿墙，可更多地发挥抗力体的作用，改善坝踵应力和增大抗剪能力；三是采取帷幕灌浆、固结灌浆、断层和软弱夹层处理等措施加固地基；四是预加应力措施，在靠近坝体上游面用深孔锚固高强度钢索并施加预应力，即增加坝体抗滑稳定，又可消除坝踵拉应力。

三、岸坡坝段的抗滑稳定
1、抗滑稳定分析
靠近两岸岸坡坝段的坝基面倾向河床的斜面或折面时，该坝段在上游水压力及坝体自重作用下，有向下游及河床滑动的趋势，在三向荷载作用下，使其抗滑稳定性不如河床坝段。

取靠近岸坡的一个坝段，设岸坡倾角为θ，坝段总重为W，坝基面上的扬压力为U，上游坝面水压力为P，坝基面的抗剪强参数或抗剪断参数为f或和，滑动面面积为A。

将自重W分解为对滑动面的法向分力N=Wcosθ和切向分力T=Wsinθ，并将切向分力和水压力合成为S，则岸坡坝段的抗滑稳定安全系数为
Ks=④或s=⑤其中S=
2、提高抗滑稳定的措施
从Ks计算式中可以看出，要增大Ks(s)只有增大N、减小U和T，而N=Wcosθ、T=Wsinθ，θ越小N越大，T越小，所以减小岸坡倾角θ可以达到增大N而减小T的目的。

将岸坡开挖成台阶，可提高岸坡坝段的抗滑稳定性；另外将靠近岸坡部分坝段的横缝进行局部或全部灌浆，可以增强其稳定性；帷幕灌浆可以大大降低岸坡坝段的扬压力U，从而增大抗滑稳定安全系数Ks。

结束语
通过前面三种情况的抗滑稳定分析可以看出，修建重力坝时把握好选址，地质勘探、坝基岸基处理、坝型设计等环节，是提高重力坝抗滑稳定系数的关键因素，务必严格把关。

参考文献：
[1]林继镛，《水工建筑物》，中国水利水电出版社，2006年4月第四版44页至52页；
[2]石自堂，《水利工程管理》，中国水利水电出版社，2009年8月第一版100页
至104页。