水陂稳定分析

水陂的抗滑稳定分析按单一安全系数法和分项系数极限状态设计进行计算和验算。抗滑稳定分析的目的是核算水陂沿基面或沿地基深层软弱结构面抗滑稳定的安全度。抗滑稳定计算时取单宽作为计算单元。

1.单一安全系数法：

该水陂为溢流坝形式的水陂。 

因水陂的混凝土底部与基岩接触良好，本次设计单一安全系数法采用抗剪断强度计算公式进行稳定分析，计算公式如下：

式中：

K′—— 按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数；

f′—— 坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断摩擦系数，f′=1.2

c′—— 坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断凝聚力，KPa，c′=120KPa；

A —— 坝基接触面截面积，m2。

ΣW—— 作用于坝体上全部荷载（包括扬压力）对滑动平面的法向分值，kN；

ΣP—— 作用于坝体上全部荷载对滑动平面的切向分值，kN；

按抗剪断强度公式（3-18）计算的坝基面抗滑稳定安全系数K′值应不小于

表3-6的规定。

表3-5        坝基面抗滑稳定安全系数K′

承载能力极限状态设计式

抗滑稳定极限状态作用效应函数为

ΣP,坝基面上全部切向作用之和,即作用设计值水平方向的代数和。

抗滑稳定极限状态抗力函数

ΣW 为坝基面上全部作用的法向作用设计值之和，既法向力设计值代数和。

各基本变量及扬压力系数α应以设计值代入计算。

各分项系数可查附录一附表。

下面对不同荷载组合情况下水陂抗滑稳定进行分析。

（1）基本组合

a.设计水位

水平水压力PH 计算公式为：

                  （3-8）

式中： Ｈ — 计算点处的作用水头，ｍ；

γw —水的重度，常取9.81 kN／ｍ3；

荷载计算：

ΣP=PH上+ PH下=2×9.81×2.02-2×9.81×1.32=45.32KN

ΣW=24*6.345=152.28KN

U= U1+ U2=1/2×4.5×（2.0-1.0）×9.81+9.81×4.5×1.0=66.22kn

单一安全系数法：

=[1.2(152.28-66.22)+1300×4.5]/45.32=131.36＞3

满足规范要求。

承载能力极限状态设计法：

荷载设计值及相应计算结果如上，由相关资料查得各分项系数。

（1）计算作用效应函数

S(·)=ΣP=45.32kN

（2）抗滑稳定抗力函数

查得f′的分项系数为1.3，C′的分项系数为3.0。

水陂基面抗剪断系数设计值f′=1.35/1.3=1.04

水陂基面抗剪断黏聚力设计值C′=1300/3.0=433.33kPa

抗滑稳定抗力函数

R(·) = f ′ΣW +c′A =1.04×152.28+433.33×4.5=2108.36kN

（3）验算抗滑稳定性

偶然状况（偶然组合）设计状况系数ψ=0.85；结构重要性参数γ0=1.0；根据《水

工建筑物抗震设计规范》抗滑稳定结构系数γd=1.2。根据式

γ0ψS(⋅) =1.0×0.85×45.32=38.52KN

       =1/1.2×2108.36=2530.03KN           

38.52<2530.03

计算结果表明，水陂在设计水位情况下满足承载能力极限状态下的抗滑

稳定要求。