重力壩失穩原因及解決方法

⑴ 造成重力壩穩定性不足的原因有哪些

1895年4月，法國Bouzey重力壩失事。事後分析，失事的原因是該壩設計時未考慮作用於壩基上的揚壓力。20世紀初建造的許多重力壩多未考慮揚壓力，如印度的Khadakwasla等壩(Kulkarni,1994)，均因不夠穩定而採取加固。1959年法國Malpasset壩失事是拱壩第一次潰壩記錄，經檢查，壩的設計符合規范，施工質量良好。直到1987年，通過一次以潰壩為主題的國際研討會，才有了初步結論：左壩肩地基中過大的水壓力使壩基岩塊沿F1斷層滑動而潰壩。1976年，當時世界上最高的土壩，美國Teton壩發生潰壩，經反復查證，確認壩基岩石節理發育，庫水流經岩石裂隙使心牆齒槽土體發生管涌而最終遭致潰壩。

⑵ 重力壩的失穩形式

簡略的說有1.滑移2.傾覆。兩種形式。

⑶ 重力壩穩定分析和應力的分析的內容和意義

穩定

在任何可能出現的荷載組合的情況下，重力壩都必須保持穩定。而岩基混凝土重力壩的失穩破壞一般有以下兩種類型：①壩沿抗剪能力不足的面產生滑動，包括沿壩基面或沿附近岩體的表層或淺層破壞以及沿基岩體內方向不利而又連續延伸的軟弱結構面產生深層滑動；②壩可能伴隨著在上游壩踵以下出現斜拉裂縫以及在下游壩趾以下出現岩石受壓屈服區，兩者逐漸開展，直至連通，壩體連同部分地基產生傾倒或滑移而破壞。
抗滑穩定分析主要就是核算壩體沿壩基面或地基深層軟弱結構面抗滑穩定的安全度。主要計算方法有兩種：抗剪斷強度公式（Ksh）抗剪強度公式（Ksl），根據我國1984年頒布的《混凝土重力壩設計規范SDJ21—78（試行）補充規定》中規定，除中型工程中的中低壩外，應按抗剪斷強度公式計算壩基面的抗滑穩定安全系數。

應力分析

強度和穩定是表徵建築物安全兩個重要方面。而應力分析是校核強度和穩定的前提。重力壩的應力分析是在壩體斷面業已初步擬訂的情況下進行的，其目的是為了判定壩體運用期和施工期是否滿足強度和穩定方面的要求，同時也為研究與設計和施工有關的其他問題（如確定壩體混凝土標號分區以及在某些部位配置鋼筋等）提供依據。
設計的壩體斷面需要滿足規定的應力條件：在基本荷載組合下，重力壩壩基面的最大垂直正應力應小於壩基允許壓應力，最小垂直正應力應大於零；對於壩體應力，在基本荷載組合下，下游面最大主壓應力不大於混凝土的允許壓應力值，上游面的最小主壓應力應大於零。
應力的計算方法很多，可歸納為理論計算和模型實驗兩大類。設計時一般使用理論計算的方法，理論的計算方法有材料力學法、彈性理論和彈塑性理論的方法。

⑷ 造成拱壩失事的原因主要是

1、裂縫。

2、表面損壞。

3、抗滑穩定性不夠。

4、兩岸壩肩失穩。

通過拱座穩定分析，如發現不能滿足要求，可採取以下改善措施：

1、加強地基處理，對不利的節理等進行有效的沖洗和固結灌漿，以提高其抗剪強度。

2、加強壩肩岩體的灌漿和排水措施，減小岩體的滲透壓力。

3、將拱端向岸壁深挖嵌進，以擴大下游的抗滑岩體，也可避開不利的滑裂面。這種做法對增加拱座的穩定性較有效。

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平面上呈拱形並在結構上起拱的作用的壩。拱壩的水平剖面由曲線形拱構成，兩端支承在兩岸基岩上。豎直剖面呈懸臂梁形式，底部座落在河床或兩岸基岩上。拱壩一般依靠拱的作用，即利用兩端拱座的反力，同時還依靠自重維持壩體的穩定。拱壩的結構作用可視為兩個系統，即水平拱和豎直梁系統。

水荷載及溫度荷載等由此二系統共同承擔。當河谷寬高比較小時，荷載大部分由水平拱系統承擔；當河谷寬高比較大時，荷載大部分由梁承擔。拱壩比之重力壩可較充分地利用壩體的強度。其體積一般較重力壩為小。其超載能力常比其他壩型為高。拱壩主要的缺點是對壩址河谷形狀及地基要求較高。

⑸ 重力壩的抗滑穩定分析方法有哪些

增加護坦度及抗滑齒深度與滲逕度

⑹ 請大家幫我找一下重力壩失穩的實例 剛才百度了 根本就沒有這樣的例子

1895年4月，法國Bouzey重力壩失事。事後分析，失事的原因是該壩設計時未考慮作用於壩基上的揚壓力。20世紀初建造的許多重力壩多未考慮揚壓力，如印度的Khadakwasla等壩(Kulkarni,1994)，均因不夠穩定而採取加固。1959年法國Malpasset壩失事是拱壩第一次潰壩記錄，經檢查，壩的設計符合規范，施工質量良好。直到1987年，通過一次以潰壩為主題的國際研討會，才有了初步結論：左壩肩地基中過大的水壓力使壩基岩塊沿F1斷層滑動而潰壩。1976年，當時世界上最高的土壩，美國Teton壩發生潰壩，經反復查證，確認壩基岩石節理發育，庫水流經岩石裂隙使心牆齒槽土體發生管涌而最終遭致潰壩。

1985年，美國Bath County抽水蓄能電站高壓鋼管中的一條出現了屈曲破壞。盡管設計在鋼管區域精心布置了排水幕，但由於砂岩的層狀構造的特點，排水幕並未起到預期的作用。水電站高壓鋼管在外水壓作用下屈曲破壞的事故國內外均屢有發生。高壓水工隧洞產生水力劈裂也不乏實例。水工隧洞及其它隧道工程塌方事故頻繁，多為岩石裂隙水的不利作用所引發。

滑坡是多發性的自然災害。較大的天然滑坡大多是岩體中的滑坡。1963年義大利Vajont拱壩近壩左岸庫區岩體大滑坡體積達2.5億m3，在當時是有記載滑坡中規模、滑速及造成的災害均是最大的。19世紀60年代，岩石力學，特別是岩石水力學尚處於萌芽狀態，沒有估計到滑坡會造成數千人死亡的重大災害，因而未能採取有效的處理及預報措施。2000年4月，西藏易鞏藏布江左岸花崗岩山體發生約3億m3大滑坡。據分析，這次滑坡是山體積雪融化，水滲入山體而觸發的。在水電站工地、公路、鐵路沿線都有因人工開挖而出現岩石高邊坡問題。不少人工岩石邊坡因受降雨、施工用水、生活用水的影響而產生滑坡，造成程度不同的損失。許多工程因採取了以排水為主的綜合處理措施而有效地防止了滑坡。

綜上所述，許多工程事故都與岩石水力學有關。本文僅以幾個重大工程事故的實例來說明研究、學習與掌握岩石水力學的重要性和迫切性。

2 法國Malpasset拱壩潰決

2.1 Malpasset拱壩簡介 Malpasset雙曲拱壩位於法國南部Rayran河上，壩高66m，水庫總庫容5100萬m3。壩頂高程102.55m，頂部弧長223m。壩的厚度由頂部1.5m漸變到中央底部6.76m，屬雙曲薄拱壩。左岸有帶翼牆的重力推力墩，長22m，厚6.50m，到地基面的混凝土的最大高度為11m，開挖深度6.5m。在壩頂中部設無閘門控制的溢洪道。壩基為片麻岩，片理傾角在30°～50°之間，傾向下游偏右岸。較大的片理中部充填糜棱岩。壩址范圍內有兩條主要斷層。一條為近東西向的F1斷層，傾角45°，傾向上游。斷層帶內充填含粘土的角礫岩，寬度80cm。另一條為近南北向的F2，傾向左岸，傾角70°～80°(圖1)。

圖1 Malpasset拱壩主要地質構造

圖2 Malpasset拱壩水庫蓄水過程線

2.2 拱壩潰壩過程 Malpasset拱壩於1954年末建成並蓄水。庫水位上升緩慢。歷經5年至1959年11月中旬，庫水位才達到95.2m。這時的壩址下游20m，高程80m處有水自岩石中流出。因下了一場大雨，到12月2日晨，庫水位猛增到100m(圖2)。當日下午，工程師們到大壩視察，研究如何防止滲水的不利作用。因未發現大壩有任何異常，決定下午6點開閘放水，降低庫水位。開閘後未發現任何振動現象。管理人員晚間對大壩進行了反復巡視，亦未見任何異常現象，於近21點離開大壩。21點20分，大壩突然潰決，當時庫水位為100.12m。據壩下游1.5km對這一災難少數目擊者描述，他們首先感到大壩劇烈顫動，隨之聽到類似動物吼叫的突發巨響，然後感到強烈的空氣波。最終他們看到巨大的水牆順河谷奔騰，同一時間電力供應中斷。洪水出峽谷後流速仍達20km/h，下游12km處Frejus城鎮部分被毀，死亡421人，財產損失達300億法郎。次日清晨發現大壩已被沖走，僅右岸靠基礎部分有殘留拱壩，一些壩塊被沖到下游1.5km處，左岸壩基岩體被沖出深槽。

2.3 潰壩後的調查及分析 1959年Malpasset拱壩潰壩並造成的重大災難震驚了工程界，也因在此之前尚未有拱壩潰壩的先例。事故發生在壩工建設方面，尤其是在拱壩建設方面為世界最先進的國家；該壩是由最負盛名的設計大師Andce Coyne設計的；它是當時潰壩記錄中最高的壩；潰壩毀滅了Frejus市，在最富的地中海區造成重大災害；這次事故表明任何型式的包括被認為最安全的拱壩都會遭到破壞(Serafim，1987)。Malpasset拱壩的失事，說明了當時對岩體內水的流動規律知之甚少。這一慘痛的教訓大大促進了岩石力學，特別是岩石水力學的發展。本文將摘引已發表的文獻，從岩石水力學觀點分析其失事的機理。

2.3.1 潰壩原因的官方分析 Malpasset拱壩所有者法國農業部於12月5日組建了一個調查委員會。幾個月後提交了一個臨時報告。1960年8月提出代表官方的最終報告，1962年夏報告對外公布(Laeger,1963)。該報告正文只有55頁，因有40個附件，共形成三厚本報告。委員會委託法國電力公司(EDF)對大壩應力作了復核，最大壓應力為6.1MPa，混凝土抗壓安全系數為5.3。拱冠局部有1MPa拉應力。EDF還對拱的獨立工作工況進行了校核。對左岸重力墩也進行了復核，在拱圈單獨作用下重力墩是安全的。沖走的附有基岩的大量混凝土塊均未發現混凝土與岩石接觸面有破壞跡象。混凝土質量良好，其抗壓強度為33.3MPa～53.3MPa。由此判斷，壩失事是由壩基岩石引發的。委員會認為，水的滲流在壩下形成的壓力引發了第一階段的破壞(Jaeger,1979，391頁)。

2.3.2 壩工界對潰壩原因的討論 法國官方最終報告公開後，引起了壩工界廣泛重視。Coyne and Bellier公司對Malpsset拱壩地基片麻岩進行滲透試驗(Bellier and Londe,1976)，得出了滲透性與應力明顯關系。就這一關系對拱壩失事原因給出了明確的解釋，並由Londe(1985，1987)在工程地基國際會議及大壩失事國際研討會上作了報告。這一期間，還發表了一些重要論文');">論文和專著，主要有Jaeger(1963，1979)、Habib(1987)、Post和Bonazzi(1987)、Serafim(1981，1982，1987)、Wittke和Leonards(1987)及汝乃華和姜忠勝(1995)等。Malpasset拱壩失事至今已40多年，對其失事的原因至今尚未取得完全一致的認識。但絕大多數專家都認為壩基內過大的孔隙水壓力是造成失事的主要原因。

2.3.3 Londe(1987)的分析 片麻岩有片理構造。試驗研究表明，當窄條形荷載與片理垂直時，應力向岩體深部傳布呈擴散狀，而當荷載與片理平行時，受片理影響，應力分布呈條帶狀傳至岩體深部而不能擴散(圖3)。Malpasset拱壩由於其與片麻岩片理空間相對關系，左壩肩拱推力與片理平行，右壩肩拱推力則與片理垂直。左右兩壩肩岩體承載後的應力分布有很大差異。由於壩左有F1斷層，在左壩肩從拱座到F1斷層形成高應力岩體條帶。Bernaix在Malpasset拱壩潰壩後對地基片麻岩體進行過室內滲透性與應力關系的試驗，發現片麻岩的滲透性與應力關系十分明顯。將這一關系用指標S表示：

圖3 荷載垂直片理與平行處理應力分布

S=k-1/k50
(1)

式中：k-1為拉應力為0.1MPa時岩塊的滲透系數，k50為壓應力為5MPa時岩塊的滲透系數。

試驗表明，S指標最大值可達200。按岩石滲透性與應力關系的試驗結果，在拱壩推力作用下左壩肩拱座到F1斷層實際上形成了條狀防滲帷幕，相當於一個地下大壩。該區域的滲透系數僅為周圍岩石的滲透系數的1/100或更小。由於條帶內與條帶外滲透系數相差100倍，繞壩滲流水頭全消耗在防滲條帶內。因而，在防滲條帶上游就作用有相應於全水頭的壓力。左壩基岩體在全水頭壓力作用下沿F1斷層滑動致使拱壩潰決(圖4)。

2.3.4 Wittke和Leonards的分析 西德Aachen大學Wittke教授在1984年秋考察了Malpasset拱壩遺址後，隨即開展了對該壩失事原因的研究。作為Aachen大學訪問學者，作者曾部分地參予了該項研究工作。Wittke從岩體滲流的增量荷載理論，用有限元方法分析壩與壩基在水壓力、自重及滲流荷載作用下的變形和應力。結果表明，拱壩壩踵處岩體在垂直片理方向產生拉應力，該處片理產生張裂縫。庫水進入裂縫並將裂縫劈開至下部斷層處，在裂縫內形成全水頭壓力，使左壩肩至F�1斷層的岩塊失穩(圖5)，大壩潰決。

圖4 Londe對Malpasset拱壩潰壩原因的解釋
圖5 Wittke對Malpasset拱壩潰壩原因的解釋

圖4及圖5對Malpasset拱壩破壞分析形式上一致，但出發點不相同。岩體中有節理、裂隙、片理、層面及斷層等各種構造面，水流主要順這些構造而運動。對多數岩石，岩塊的滲透性常可忽略不計。從這個觀點，Wittke提出的Malpasset拱壩潰壩原因的分析是比較最實際的。Serafim與Wittke的觀點基本一致。

2.4 小結 Malpasset拱壩潰壩造成了災害。對這一事故的分析研究加深了工程界對岩石力學的認識，並促進了岩石水力學的發展，目前已成為岩石力學的一個重要的學科分支。顯然，岩石水力學的形成無論對科學的發展或對工程的安全都有重大意義。1987年在Pure大學召開的以大壩失事為主題的國際研討會上G.A.Leonards主席總結發言中有一段評論：「……Malpasset壩的潰決是推動初步形成的岩石力學成為一個茁壯成長的岩石工程學科的 主要動力，這一學科可以廣泛應用於土木工程，包括大壩、隧道、大型地下洞室、自然岩石邊坡及人工岩石邊坡的穩定性各類問題上。……」

⑺ 重力壩抗滑穩定性分析，為什麼基本荷載組合抗滑穩定性安全系數比特殊組合的抗滑穩定性安全系數要大

這個主要是按荷載（或地震）作用時間長短來考慮的，地震作用力雖然大，一般就幾分鍾，校核洪水流量大，一般也就幾天，而基本荷載是天天如一日作用在大壩上，所以安全系數比較高。

⑻ 在水利水電工程中提高混凝土重力壩壩體抗滑穩定性的工程措施有哪些

首先，要選好壩基，壩基的岩石地質構造要求：微風化、新鮮，產狀以傾向上游為佳，若壩基岩石質量不理想，還要進行地基處理，使其承載力及應變滿足規范要求，如進行固結灌漿。其次，壩體橫截面設計要經過計算，即抗滑穩定計算，安全系數要滿足規范要求，如果僅為提高重力壩的抗滑穩定性，那麼可把截面做大一些，這樣壩體就重，相應的抗滑力就大，抗滑力由壩體自重和壩體混凝土與壩基的摩阻力、粘結力構成。第三、確保壩基處理、混凝土的施工質量。
當然，設計時必須進行計算，計算時各參數取值要合理或偏保守一些，這樣才能確保重力壩的抗滑穩定。

⑼ 提高重力壩抗滑穩定的工程措施有哪些

(1)將壩體的上游面做成傾向上游的斜面或折坡面，利用壩面上的水重增加壩的抗滑力。
(2)將壩基面開挖成傾向上游的斜面，藉以增加抗滑力。
(3)當壩基內有傾向下游的軟弱面時，可在壩踵部位設置深入基岩的齒牆切斷較淺的軟弱面，迫使可能滑動面沿齒牆底部或連同部分基岩一起滑動。
(4)當下游水位較高，可考慮在壩基面設置排水系統，定時抽水以減少壩底揚壓力。
(5)設計和施工時，應保證混凝土與基岩結合良好，對於壩基岩石完整性比較差時，則應採用固結灌漿加固地基。並做好帷幕灌漿和斷層、破碎帶及軟弱夾層的處理等。
(6)對於岸坡壩段或壩基岩石有破碎帶夾層時，將部分壩段或整個壩體的橫縫進行局部或全部灌漿，以增強壩體的整體性和穩定性。
(7)在靠近壩體上游面，採用深孔錨固高強度鋼索，並施加預應力，既可增加壩體的抗滑穩定性能，又可消除壩踵處的拉應力。