第五章_坝基岩体稳定性的工程地质分析.ppt

1、第五章 坝基岩体稳定性的工程地质分析一一个个河河段段筑筑坝坝的的可可能能性性，除除根根据据国国民民经经济济的的需需要要外外，还还要要看看当当地地的的自自然然条条件件是是否否有有这这种种可可能能性性。在在坝坝址址坝坝型型选选择择中中，主主要要应应根根据据坝坝址址区区的的地地形形地地质质，材材料料供供应应(主主要要是是天天然然建建筑筑材材料料)，枢枢纽纽布布置置，水水文文、施施工工和和运运行行条条件件，通通过过详详细细的的技技术术经经济济比比较较论论证证后后选选定定。但但是是必须指出，在这些条件中，工程地质条件是一个十分重要的方面。必须指出，在这些条件中，工程地质条件是一个十分重要的方面。水水利利

2、水水电电建建设设的的实实践践表表明明，工工程程地地质质条条件件不不仅仅影影响响到到坝坝址址、坝坝型型的选择，而且关系到工程的投资、施工工期、工程效益和工程安全。的选择，而且关系到工程的投资、施工工期、工程效益和工程安全。例例如如，66665m5m高高的的法法国国马马尔尔帕帕塞塞双双曲曲薄薄拱拱坝坝于于19591959年年1212月月突突然然崩崩溃溃，下下泄泄洪洪水水造造成成325325人人死死亡亡，主主要要原原因因是是左左岸岸坝坝肩肩的的片片麻麻岩岩体体中中存存在在许许多多裂裂隙隙、节节理理、断断层层等等软软弱弱结结构构面面，沿沿断断层层面面传传递递的的高高孔孔隙隙水水压压力力又又没没有有消消

3、除除，巨巨大大的的楔楔形形岩岩体体沿沿软软弱弱结结构构面面滑滑动动而而导导致致拱拱坝坝溃溃毁。毁。坝基稳定性的工程地质研究，主要解决三大问题：坝基稳定性的工程地质研究，主要解决三大问题：坝基在承受荷载作用下不会发生滑动失稳；坝基在承受荷载作用下不会发生滑动失稳；坝坝基基各各部部位位的的应应力力及及变变形形值值要要在在许许可可范范围围内内，避避免免产产生生过过大大的的局局部部应应力力集集中中和和严严重重的的不不均均匀匀变变形形，以以免影响大坝的安全和正常运行，免影响大坝的安全和正常运行，坝坝基基在在渗渗流流水水的的长长期期作作用用下下，保保持持力力学学上上和和化化学学上的稳定，渗漏量和渗透压力都

4、应控制在允许范围内。上的稳定，渗漏量和渗透压力都应控制在允许范围内。我国近年来开展了以下的研究：我国近年来开展了以下的研究：加强了坝基工程岩体的基本性质和基础理论研究。加强了坝基工程岩体的基本性质和基础理论研究。不不断断改改进进坝坝基基勘勘探探、测测试试技技术术，开开发发引引进进新新的的分分析计算方法。析计算方法。发发展展工工程程岩岩体体监监测测技技术术，通通过过工工程程实实践践经经验验的的总总结结和和监监测测成成果果的的反反分分析析，提提高高了了对对坝坝基基工工程程岩岩体体特特性性的认识和判断能力。的认识和判断能力。开开展展了了建建基基面面的的优优选选和和可可利利用用岩岩体体的的研研究究，基

5、基于于技术和经济的原因，使坝基面向浅嵌方向发展。技术和经济的原因，使坝基面向浅嵌方向发展。水水坝坝的的类类型型较较多多，不不同同类类型型的的水水坝坝其其工工作作特特点点和和对对工工程程地地质质条条件件的的要要求求是是不不同同的的。按按筑筑坝坝材材料料不不同同，主主要要分分为为散散体体堆堆填填坝坝和和混混凝凝土土（或或浆浆砌砌石石）坝坝两两大大类类。散散体体堆堆填填坝坝适适应应于于变变形形较较大大的的柔柔性性结结构构，又又可可分分为为土土坝坝、堆堆石石坝坝、干干砌砌石石坝坝等等，而而混混凝凝土土（或或浆浆砌砌石石）坝坝则则是是对对变变形形敏敏感感的的相相对对刚刚性性结结构构，按按结结构构又又可分

6、为重力坝、拱坝和支墩坝等。可分为重力坝、拱坝和支墩坝等。各种坝型对地质地形条件的要求土土石石坝坝泛泛指指由由当当地地土土料料、石石料料或或混混合合料料，经经过过抛抛填填、辗辗压压等等方方法法堆堆筑筑成成的的挡挡水水坝坝。当当坝坝体体材材料料以以土土和和砂砂砾砾为为主主时时，称称土土坝坝、以以石石渣渣、卵卵石石、爆爆破破石石料料为为主主时时，称称堆堆石石坝坝；当当两两类类当当地地材材料料均均占占相相当当比比例例时时，称土石混合坝。称土石混合坝。（1 1）坝基要有一定的强度；）坝基要有一定的强度；（2 2）坝基透水性要小；）坝基透水性要小；（3 3）就近足量且刚度和强度且满足质量要求的天然建筑材料

7、；）就近足量且刚度和强度且满足质量要求的天然建筑材料；（4 4）要有修建溢洪道的有利地形、地质条件。）要有修建溢洪道的有利地形、地质条件。土土石石坝坝对对地地质质地地形形条条件件要要求求低低，从从岩岩石石地地基基到到土土质质地地基基，都都可可修修建建土土石石坝坝。岩岩石石地地基基对对任任何何坝坝型型一一般般都都适适应应。但但对对于于强强烈烈喀喀斯斯特特岩岩体体、大大的的断断层层破破碎碎带带、强强透透水水或或抗抗剪剪强强度度低低的的软软弱弱夹夹层层、泥泥化化夹夹层层的的岩岩体体、基基岩岩面面起起伏伏太太大大的的岩岩体体，宜宜避避开开或或加加强强处处理理。土土质质地地基基，程程度度不不同同的的会存

8、在沉陷、变形、滑动、渗漏和渗透变形、振动液化等问题。会存在沉陷、变形、滑动、渗漏和渗透变形、振动液化等问题。一、土石坝对地质地形条件的要求一、土石坝对地质地形条件的要求重重力力坝坝是是由由混混凝凝土土或或浆浆砌砌石石修修筑筑的的大大体体积积挡挡水水建建筑筑物物，重重力力坝坝主主要要依依靠靠坝坝身身自自重重与与地地基基间间产产生生足足够够大大的的摩摩阻阻力力来来保保持持稳稳定定，故故重重力力坝坝对对地地基基要要求求比比土土石石坝坝高高，一一般般修修建建在在基基岩岩上上。低低坝坝也也可可修修在在较较好好的的土土质质地基上。重力坝对地质地形条件的要求主要有：地基上。重力坝对地质地形条件的要求主要有：

9、具有足够的抗滑能力，满足抗滑稳定的要求；具有足够的抗滑能力，满足抗滑稳定的要求；坝坝基基应应有有足足够够的的抗抗压压强强度度和和与与坝坝体体混混凝凝土土相相适适应应的的弹弹性性模模量量，有有较好的均匀性和完整性；较好的均匀性和完整性；坝基、坝肩应具有良好的抗渗性；坝基、坝肩应具有良好的抗渗性；两两岸岸山山体体必必须须稳稳定定，没没有有难难处处理理的的滑滑坡坡体体和和和和潜潜在在的的不不稳稳定定滑滑移移体；体；下游河床岩体应具有对高速水流抗冲能力；下游河床岩体应具有对高速水流抗冲能力；坝区附近有足够的、合乎要求的混凝土骨料。坝区附近有足够的、合乎要求的混凝土骨料。二、重力坝对地质地形条件的要求二

10、、重力坝对地质地形条件的要求拱拱坝坝在在平平面面上上呈呈拱拱形形，并并在在结结构构上上起起拱拱的的作作用用的的坝坝，拱拱脚脚支支承承于于两两岸岸基基岩岩上上。拱拱坝坝是是一一个个整整体体的的空空间间壳壳体体结结构构。从从水水平平切切面面上上看看，它它是是由由许许多多上上下下等等厚厚或或变变厚厚的的拱拱圈圈叠叠成成，大大部部分分荷荷载载由由拱拱的的作作用用传传递递到到两两岸岸山山体体上上。在在铅铅直直断断面面上上，则则是是由由许许多多弯弯曲曲的的悬悬壁壁梁梁组组成成，少部分荷载依靠梁的作用传递给坝基。少部分荷载依靠梁的作用传递给坝基。由由于于拱拱是是推推力力结结构构，只只要要充充分分的的利利用用

11、它它的的作作用用，即即可可发发挥挥材材料料强强度度。典典型型的的薄薄拱拱坝坝，比比起起相相同同高高度度的的重重力力坝坝可可节节省省混混凝凝土土80%80%，如如法法国国的的托托拉拉拱拱坝坝高高85m85m，其其最最大大厚厚度度才才2.4m2.4m，因因而而拱拱坝坝是是一一种种经经济济合合理理的的坝坝型型，但它的施工技术要求很高。但它的施工技术要求很高。三、拱坝对地质地形条件的要求三、拱坝对地质地形条件的要求拱拱坝坝具具有有较较强强的的抗抗震震性性能能和和超超载载性性能能。基基于于上上述述特特点点，它它对对工工程程地质的要求除了与重力坝相同的要求外，还应注意如下：地质的要求除了与重力坝相同的要求

12、外，还应注意如下：（1 1）坝坝址址应应为为左左右右岸岸为为对对称称的的峡峡谷谷地地形形。河河谷谷高高宽宽比比（H/LH/L）愈愈大大的的“V V”字字形形峡峡谷谷，愈愈有有利利于于发发挥挥拱拱坝坝的的推推力力作作用用。若若地地形形不不对称，就需开挖或采取结构措施使之对称。对称，就需开挖或采取结构措施使之对称。（2 2）由由于于拱拱坝坝应应力力集集中中，要要求求岩岩体体有有更更高高的的承承载载力力，两两岸岸及及河河床床岩岩体体要要新新鲜鲜（或或微微风风化化）完完整整。岩岩体体的的弹弹性性模模量量均均一一，且且岩岩体体与与混凝土的变形模量也要相近。混凝土的变形模量也要相近。（3 3）对对坝坝基基

13、中中存存在在的的断断层层破破碎碎带带等等软软弱弱岩岩体体必必须须进进行行慎慎重重的的处处理，以提高岩体的均一性，防止变形过大造成拱坝拉裂。理，以提高岩体的均一性，防止变形过大造成拱坝拉裂。（4 4）两两岸岸坝坝肩肩要要有有足足够够的的稳稳定定性性，拱拱端端要要有有比比较较雄雄厚厚的的稳稳定定岩岩体体。对对两两岸岸发发育育的的与与河河流流大大致致平平行行的的中中、高高倾倾角角断断层层、节节理理、层层面面、卸卸荷荷裂裂隙隙等等要要特特别别重重视视，仔仔细细研研究究其其特特征征，及及有有否否与与缓缓倾倾角角软软弱弱结结构面组合，从而构成滑动块体。构面组合，从而构成滑动块体。支支墩墩坝坝是是由由一一系

14、系列列相相隔隔一一定定距距离离的的支支墩墩和和向向上上游游倾倾斜斜的的挡挡水水盖盖板板组组成成，库库水水、泥泥砂砂压压力力等等由由盖盖板板经经支支墩墩传传给给地地基基。为为了了加加强强支支墩墩之之间间的的整整体体性性和和侧侧身身稳稳定定性性，支支墩墩还还常常设设有有加加劲劲梁梁。根根据据盖盖板板的的不不同，支墩坝可分为平板坝、大头坝和连拱坝。同，支墩坝可分为平板坝、大头坝和连拱坝。支支墩墩坝坝对对地地质质地地形形条条件件的的适适应应性性比比较较强强，在在岩岩基基和和土土基基上上均均可可修修建建，但但要要注注意意相相邻邻支支墩墩产生过大的不均匀沉降。产生过大的不均匀沉降。支支墩墩坝坝坝坝轴轴线线

15、方方向向性性差差，侧侧向向稳稳定定性性差差，抗抗震震能能力力低低，抵抵抗抗坝坝肩肩岩岩体体侧侧向向变变形形能能力力低低，在在强强震震区区或或坝坝肩肩存存在在蠕蠕滑滑体体时时，不宜选用支墩坝型。不宜选用支墩坝型。四、支墩坝对地质地形条件的要求四、支墩坝对地质地形条件的要求 一、坝基岩体的压缩变形一、坝基岩体的压缩变形一、坝基岩体的压缩变形一、坝基岩体的压缩变形 压缩变形对压缩变形对压缩变形对压缩变形对重力坝重力坝重力坝重力坝来说，主要是引起坝基的来说，主要是引起坝基的来说，主要是引起坝基的来说，主要是引起坝基的沉陷沉陷沉陷沉陷，而而而而拱坝拱坝拱坝拱坝则除坝基沉陷变形外，还有沿拱端推力方向引起则

16、除坝基沉陷变形外，还有沿拱端推力方向引起则除坝基沉陷变形外，还有沿拱端推力方向引起则除坝基沉陷变形外，还有沿拱端推力方向引起的的的的近水平向的变形近水平向的变形近水平向的变形近水平向的变形。坝基的压缩变形，一方面取决于坝高和坝型；另一坝基的压缩变形，一方面取决于坝高和坝型；另一坝基的压缩变形，一方面取决于坝高和坝型；另一坝基的压缩变形，一方面取决于坝高和坝型；另一方面也取决于坝基岩土体的变形性质。方面也取决于坝基岩土体的变形性质。方面也取决于坝基岩土体的变形性质。方面也取决于坝基岩土体的变形性质。1 1、土体压缩变形、土体压缩变形、土体压缩变形、土体压缩变形 2 2、岩石坝基的压缩变形分析、岩

17、石坝基的压缩变形分析、岩石坝基的压缩变形分析、岩石坝基的压缩变形分析第一节坝基岩体的压缩变形与承载力第一节坝基岩体的压缩变形与承载力 1岩性软硬不一，变形模量值相差悬殊。岩性软硬不一，变形模量值相差悬殊。2坝基或两岸岩体中有较大的断层破碎带、坝基或两岸岩体中有较大的断层破碎带、裂隙密集带、卸荷裂隙带等软弱结构面，尤其当裂隙密集带、卸荷裂隙带等软弱结构面，尤其当张开性裂隙发育且裂隙面大致垂直于压力方向时，张开性裂隙发育且裂隙面大致垂直于压力方向时，易产生较大的沉陷变形。易产生较大的沉陷变形。3岩体内存在有溶蚀洞穴或潜蚀掏空现象，岩体内存在有溶蚀洞穴或潜蚀掏空现象，产生塌陷而导致不均匀变形。产生塌

18、陷而导致不均匀变形。导致发生不均匀变形的地质因素主要有：导致发生不均匀变形的地质因素主要有：坝基不均匀沉降示意图坝基不均匀沉降示意图 上述软弱岩层和软弱结构面的产状和分上述软弱岩层和软弱结构面的产状和分上述软弱岩层和软弱结构面的产状和分上述软弱岩层和软弱结构面的产状和分布位置对岩体变形也有显著影响，如软弱岩布位置对岩体变形也有显著影响，如软弱岩布位置对岩体变形也有显著影响，如软弱岩布位置对岩体变形也有显著影响，如软弱岩层分布在层分布在层分布在层分布在表层表层表层表层时，就容易发生较大的时，就容易发生较大的时，就容易发生较大的时，就容易发生较大的沉陷变沉陷变沉陷变沉陷变形形形形：分布在：分布在：

19、分布在：分布在坝趾坝趾坝趾坝趾附近时，则容易导致坝身附近时，则容易导致坝身附近时，则容易导致坝身附近时，则容易导致坝身向向向向下游歪斜倾覆下游歪斜倾覆下游歪斜倾覆下游歪斜倾覆；而分布在；而分布在；而分布在；而分布在坝踵坝踵坝踵坝踵附近时，则容附近时，则容附近时，则容附近时，则容易导致岩体的易导致岩体的易导致岩体的易导致岩体的拉裂拉裂拉裂拉裂。坝基岩体承载力坝基岩体承载力坝基岩体承载力坝基岩体承载力是指在保证建筑物安全稳定的是指在保证建筑物安全稳定的是指在保证建筑物安全稳定的是指在保证建筑物安全稳定的条件下，地基能够承受的最大荷载压力，所以条件下，地基能够承受的最大荷载压力，所以条件下，地基能够

20、承受的最大荷载压力，所以条件下，地基能够承受的最大荷载压力，所以也称也称也称也称为容许承载力为容许承载力为容许承载力为容许承载力。它既包括不允许因过大沉陷变形所。它既包括不允许因过大沉陷变形所。它既包括不允许因过大沉陷变形所。它既包括不允许因过大沉陷变形所引起的破坏，也包括不允许地基岩体发生破裂或剪引起的破坏，也包括不允许地基岩体发生破裂或剪引起的破坏，也包括不允许地基岩体发生破裂或剪引起的破坏，也包括不允许地基岩体发生破裂或剪切滑移而导致的破坏，所以它是一个切滑移而导致的破坏，所以它是一个切滑移而导致的破坏，所以它是一个切滑移而导致的破坏，所以它是一个综合性综合性综合性综合性的指标，的指标，

21、的指标，的指标，多用在设计的初期阶段或小型工程且地质条件较简多用在设计的初期阶段或小型工程且地质条件较简多用在设计的初期阶段或小型工程且地质条件较简多用在设计的初期阶段或小型工程且地质条件较简单的情况单的情况单的情况单的情况。对于大、中型或重要水工建筑，则需根。对于大、中型或重要水工建筑，则需根。对于大、中型或重要水工建筑，则需根。对于大、中型或重要水工建筑，则需根据变形试验或抗剪断试验指标，分别计算其沉陷变据变形试验或抗剪断试验指标，分别计算其沉陷变据变形试验或抗剪断试验指标，分别计算其沉陷变据变形试验或抗剪断试验指标，分别计算其沉陷变形和抗滑稳定等数值。形和抗滑稳定等数值。形和抗滑稳定等数

22、值。形和抗滑稳定等数值。岩石地基承载力的确定主要有岩石地基承载力的确定主要有岩石地基承载力的确定主要有岩石地基承载力的确定主要有:现场荷载试验、现场荷载试验、现场荷载试验、现场荷载试验、经验类比及据抗压强度进行折减等方法。经验类比及据抗压强度进行折减等方法。经验类比及据抗压强度进行折减等方法。经验类比及据抗压强度进行折减等方法。二、坝基岩体承载力二、坝基岩体承载力建于岩基上的刚性坝建于岩基上的刚性坝重力坝、拱坝和支墩坝，由重力坝、拱坝和支墩坝，由它们的结构形式和传力方式所决定，坝基和坝肩抗滑稳它们的结构形式和传力方式所决定，坝基和坝肩抗滑稳定问题是主要的工程地质问题。定问题是主要的工程地质问题

23、。混凝土重力坝是依靠自身重量来抵抗库水的水平推力混凝土重力坝是依靠自身重量来抵抗库水的水平推力而维持稳定的，因此必须对坝基抗滑稳定性作出切实可而维持稳定的，因此必须对坝基抗滑稳定性作出切实可靠的评价。上世纪末到本世纪二十年代起，欧美国家在靠的评价。上世纪末到本世纪二十年代起，欧美国家在坝工建设中由于对坝基扬压力和软弱夹层认识不足而引坝工建设中由于对坝基扬压力和软弱夹层认识不足而引起的垮坝事故发生多起。我国已建和正在设计的大坝中，起的垮坝事故发生多起。我国已建和正在设计的大坝中，因为存在抗体滑稳定问题而不得不改变设计、延长工期，因为存在抗体滑稳定问题而不得不改变设计、延长工期，增加工程量或在后期

24、加固的，约占增加工程量或在后期加固的，约占1/31/3，可见这一问题的，可见这一问题的重要意义。重要意义。第二节 坝基（肩）岩体的抗滑稳定分析坝坝基基抗抗滑滑稳稳定定性性指指坝坝基基岩岩体体在在建建坝坝后后的的各各种种工工程荷载作用下，抵抗发生剪切破坏的性能。程荷载作用下，抵抗发生剪切破坏的性能。修修建建在在岩岩基基上上的的刚刚性性坝坝，坝坝基基可可能能存存在在的的滑滑动动破破坏坏类类型型有有三三种种：表表层层滑滑动动、浅浅层层滑滑动动及及深深层层滑滑动。动。一、坝基岩体滑动破坏的类型一、坝基岩体滑动破坏的类型表层滑动是坝体沿混凝土基础与基岩接触面发生的表层滑动是坝体沿混凝土基础与基岩接触面发

25、生的剪切滑动。主要受坝体与基岩接触面的抗剪强度控制，剪切滑动。主要受坝体与基岩接触面的抗剪强度控制，多发生在坝基岩体的强度远大于坝体混凝土强度，且多发生在坝基岩体的强度远大于坝体混凝土强度，且岩体完整、岩体完整、无控制滑移的软弱结构面存在无控制滑移的软弱结构面存在的条件下。的条件下。此时，混凝土基础与基岩接触面的摩擦系数值，是控此时，混凝土基础与基岩接触面的摩擦系数值，是控制坝体设计的主要指标，所以国内、外都非常重视接制坝体设计的主要指标，所以国内、外都非常重视接触面摩擦系数值的研究。触面摩擦系数值的研究。1 1、表层滑动、表层滑动当当坝坝基基表表层层岩岩体体的的抗抗剪剪强强度度低低于于坝坝体

26、体混混凝凝土土与与基基岩岩接接触触面面强强度度时时，又又低低于于深深部部岩岩体体的的强强度度时时，便便发发生生这这种种类类型型的的滑动破坏。剪切破坏往往发生在滑动破坏。剪切破坏往往发生在浅部岩体浅部岩体之内。（下图）之内。（下图）2 2、浅层滑动、浅层滑动（1 1）坝基岩体的岩性软弱，）坝基岩体的岩性软弱，岩石本身的抗剪强度低于岩石本身的抗剪强度低于坝体混凝土与基岩的接触面坝体混凝土与基岩的接触面故在库水推力作用下，故在库水推力作用下，易于沿表层岩体的内部发生剪切破坏。（下图）易于沿表层岩体的内部发生剪切破坏。（下图）从产生条件来看，这种浅层滑动可能有三种主要类型：从产生条件来看，这种浅层滑动

27、可能有三种主要类型：从产生条件来看，这种浅层滑动可能有三种主要类型：从产生条件来看，这种浅层滑动可能有三种主要类型：坝基浅层滑动示意图（2 2）近水平产出的薄层状岩层（特别是夹有软弱层者）近水平产出的薄层状岩层（特别是夹有软弱层者）组成坝基组成坝基右图所示为由近水平产出的薄右图所示为由近水平产出的薄层状岩层（特别是夹有软弱层者）层状岩层（特别是夹有软弱层者）组成的坝基在库水推力作用下产组成的坝基在库水推力作用下产生滑移弯曲。这类变形破坏的产生滑移弯曲。这类变形破坏的产生生主要是因为薄层状结构岩体的主要是因为薄层状结构岩体的抗弯折变形能力很低，在平行于抗弯折变形能力很低，在平行于层理方向的荷载作

28、用下，易于产层理方向的荷载作用下，易于产生向临空面方向的弯曲变形生向临空面方向的弯曲变形，故，故在水平荷载作用下，坝趾下游岩在水平荷载作用下，坝趾下游岩层往往因发生隆起而丧失对坝基层往往因发生隆起而丧失对坝基沿软弱层滑动的抗力，于是促进沿软弱层滑动的抗力，于是促进了坝基整体滑动的发生。了坝基整体滑动的发生。（3)3)碎裂结构岩体组成的坝基在坝体推力作用下发生如下碎裂结构岩体组成的坝基在坝体推力作用下发生如下图所示的剪动滑移破坏。图所示的剪动滑移破坏。块体节理模型破坏试验结果示意图块体节理模型破坏试验结果示意图上上图图所所示示的的是是克克尔尔斯斯曼曼诺诺维维奇奇等等人人所所进进行行的的块块体体节

29、节理理模模型型试试验验的的结结果果。它它表表明明，承承受受斜斜向向均均布布荷荷载载作作用用的的这这类类地地基基，在在荷荷载载逐逐渐渐增增大大的的过过程程中中，其其变变形形、破破坏坏的的发发展通常分为如下三个阶段：展通常分为如下三个阶段：（1 1）在在第第一一阶阶段段内内斜斜向向荷荷载载q q较较小小，附附加加应应力力的的分分布布仅仅局局限限在在AFAF和和EGEG两两条条折折线线之之间间的的岩岩体体内内。由由于于附附加加应应力力的的作作用用，这这部部分分岩岩体体发发生生压压缩缩变变形形，结结果果引引起起张张裂裂缝缝沿沿AFAF和和EGEG线发展线发展（2 2）斜斜向向荷荷载载增增大大到到一一定

30、定程程度度后后，沿沿ABAB面面产产生生裂裂隙隙，并并开开始始出出现现剪剪切切滑滑移移迹迹象象，与与此此同同时时，沿沿BCBC面面也也开开始始出出现现剪剪切切的的迹迹象象，表表明明此此面面上上的的应应力力强强度度关关系系已已达达到到极限平衡状态。极限平衡状态。（3 3）沿沿BCBC面面发发生生明明显显的的剪剪切切滑滑动动。随随着着滑滑移移沿沿此此面面的的发发展展，CDCD面面也也逐逐渐渐被被卷卷入入到到变变形形破破坏坏发发展展的的过过程程之之中中。直直到到CDCD面面开开始始被被剪剪动动之之前前，CDCD面面抗抗剪剪力力被被动动用用的的程程度度是是随随滑滑移移沿沿BCBC面面的的发发展展而而逐

31、逐步步增增大大至至极极限限值值。BCBC面面抗抗剪剪强强度度的的变变化化则则恰恰恰恰相相反反，越越过过峰峰值值后后，随随着着滑滑移移的的发发展展，该该面面的的强强度度则则逐逐渐渐降降低低，也也就就是是说说，BCBC面面和和CDCD面面在在阻阻滑滑作作用用中中的的工工作作点点是是不不一一致致的的，因因而而不不能能同同时时有有效效地地发发挥挥作作用用。但但是是在在整整个个这这个个阶阶段段内内，坝坝基基的的总总抗抗剪剪能能力力究究竟竟是是增增大大了了，还还是是有有所所降降低低，主主要要取取决决于于这这类类岩岩体体的的胶胶结结充充填填情情况况、密密实实程程度度（取取决决于于承承载载历历史史）和和现现行

32、行的的受受力力状状态态（y y，x x）。当当涉涉及及到到的的岩岩体体的的厚厚度度较较小小，因因而而y y和和x x值值很很低低时时，此此过过程程中中CDCD面面抗抗剪剪阻阻力力的的增增大大量量一一般般不不会会大大于于BCBC面面抗抗剪剪阻阻力力的的降降低低值值。在在这这种种情情况况下下，一一旦旦荷荷载载引引起起的的应应力力达达到到BCBC面面的的强强度度之之后后，整整个个地地基基即即将将迅迅速速进进入入破破坏坏状状态态。相相反反，当当变变形形涉涉及及的的岩岩体体的的深深度度较较大大，因因而而y y和和x x值值较较高高时时，CDCD面面抗抗剪剪阻阻力力的的增增大大量量将将大大于于沿沿BCBC

33、面面的的减减小小值值，故故坝坝基基的的整整体体强强度度也也随随之之提提高高。正正是由于上述原因，这类坝基的剪切滑移破坏大多发生在浅层。是由于上述原因，这类坝基的剪切滑移破坏大多发生在浅层。深深层层滑滑动动主主要要是是在在工工程程应应力力条条件件下下岩岩体体沿沿已已有有的的软软弱弱结结构构面面发发生生滑滑动动。只只有有当当地地基基岩岩体体内内存存在在有有软软弱弱结结构构面面，且且按按一一定定组组合合能能构构成成危危险险滑滑移移体体时时，才才有有发发生生深深层层滑滑动动的的可可能。能。能能够够构构成成危危险险滑滑移移体体的的软软弱弱结结构构面面，通通常常可可分分为为滑滑移移控控制制面面和和切切割割

34、面面两两类类。它它们们与与一一定定的的临临空空面面组组合合就就构构成成了了深深部滑移的边界条件。部滑移的边界条件。（1 1）滑滑移移控控制制面面：坝坝基基岩岩体体沿沿之之滑滑移移的的面面，它它通通常常由由平平缓缓的的（3030）软软弱弱结结构构面面组组成成。岩岩层层层层面面、片片理理面面、原原生生节节理理、压压性性断断裂裂及及河河底底的的卸卸荷荷裂裂隙隙等等，易易于于构构成成滑滑移移控控制制面面。当当上上述述结结构构面面性性质质特特别别软软弱弱、延延续续性性强强、且且埋埋藏藏又又较浅的情况下，坝基滑移的问题十分突出。较浅的情况下，坝基滑移的问题十分突出。3 3、深层滑动、深层滑动滑移控制面的确

35、定，应考虑如下两种情况：滑移控制面的确定，应考虑如下两种情况：坝坝基基内内存存在在方方位位有有利利于于滑滑动动的的软软弱弱结结构构面面，且且其其实实际际抗抗滑滑能能力力低低于于坝坝体体混混凝凝土土与与基基岩岩接接触触面面的的抗抗剪剪能能力力。这类结构面就是坝基的滑移控制面。（如下图）这类结构面就是坝基的滑移控制面。（如下图）上上犹犹江江电电站站的的混混凝凝土土重重力力坝坝坝坝基基由由泥泥盆盆纪纪砂砂岩岩、板板岩岩组组成成，地地层层中中夹夹有有一一层层由由层层间间错错动动和和地地下下水水的的活活动动造造成成的的板板岩岩泥泥化化夹夹层层，倾倾角角一一般般小小于于1010，抗抗剪剪强强度度低低，其其

36、摩摩擦擦系系数数f f0.240.240.300.30（内摩擦角（内摩擦角d d14141717）（如下图）。）（如下图）。另另据据实实验验资资料料确确定定，混混凝凝土土与与基基岩岩接接触触面面的的摩摩擦擦系系数数f=0.58f=0.58，故故其其内内摩摩擦擦角角c c3030。根根据据上上述述资资料料判判断断，板板岩岩泥泥化化夹夹层层显显然然是是坝坝基基的的滑滑移移控控制制面面。同同时时岩岩体体又又被被顺顺河河向向及及横横河河向向的的两两组组节节理理切切割割，形形成成平平放放于于坝坝基基中中的的楔楔形形危危险险滑滑移移体体。因因此此，在在施施工工中中对对于于埋埋藏藏较较浅浅的的泥泥化化夹夹层

37、层进进行行了了开开挖挖处处理理，埋埋藏藏较较深深的的部部分分也也经经详详细细计计算算校校核核，证证明明是是稳稳定定的的，仅增加了防渗处理。仅增加了防渗处理。另另一一种种情情况况是是坝坝基基岩岩体体内内软软弱弱结结构构面面的的发发育育没没有有明明显显的的分分异异，而而是是不不同同方方向向的的裂裂隙隙普普遍遍有有所所发发育育。此此时时深深部部滑滑移移控控制制面面往往往往是是由由坝坝基基内内最最大大剪剪应应力力带带的的分分布布所所决决定定。设设计计过过程程中中有有时时需需要要根根据据这这个个带带的的综综合合抗抗剪剪指指标标（即即裂裂隙隙段段的的抗抗剪剪指指标标和和完完整整岩岩石石段段的的抗抗剪剪指指

38、标标的的面面积积加权平均值）沿这个带校核坝基的抗滑稳定性。加权平均值）沿这个带校核坝基的抗滑稳定性。乌江渡滑移控制面校核示意图乌江渡滑移控制面校核示意图乌乌江江渡渡混混凝凝土土坝坝砌砌置置在在三三叠叠纪纪玉玉龙龙山山灰灰岩岩之之上上，沙沙堡堡湾湾页页岩岩及及九九级级摊摊页页岩岩分分别别发发育育在在坝坝的的上上下下游游（如如上上图图所所示示）。实实验验及及有有限限单单元元法法计计算算表表明明，由由于于下下游游发发育育有有强强度度低低、变变形形大大的的九九级级摊摊页页岩岩，因因而而应应力力在在玉玉龙龙山山灰灰岩岩中中高高度度集集中中，且且坝坝基基内内剪剪应应力力最最高高的的带带与与坝坝底底面面成成

39、约约20202525的的交交角角分分布布。由由于于在在地地质质上上也也恰恰有有一一组组裂裂隙隙大大体体沿沿着着这这个个方方向向发发育育，所所以以根根据据这这个个带带抗抗剪剪指指标标的的加加权权平平均均值值校校核核了了坝坝基基的的抗抗滑滑稳稳定定性性，发发现现按按原原设设计计坝坝基基的的坑坑滑滑稳稳定定不不能能满满足足要要求求。于于是是将将原原设设计计的的一一般般类类型型的的重重力力坝坝改改为为拱拱形形布布置置的的重重力力坝坝，以以便便把把20203030的的水水平平荷荷载传到两岸，以保证坝基的抗滑稳定载传到两岸，以保证坝基的抗滑稳定滑滑移移控控制制面面通通常常是是由由平平缓缓的的软软弱弱结结构

40、构面面构构成成的的，它它与与切切割割面面不不同同，除除了了一一定定的的切切割割、削削弱弱的的作作用用之之外外，还还能能对对滑滑移移体体起起抗抗滑滑的的作作用用。因因此此这这类类面面上上的的抗抗剪剪指指标标是是控控制制设设计计的重要数据。的重要数据。（2 2）切切割割面面：与与滑滑移移面面配配合合起起切切割割岩岩体体作作用用，使使之之与与母母岩岩脱脱离离而而形形成成滑滑移移体体的的各各种种结结构构面面，都都可可成成为为切切割割面面。它它们们的的倾倾角角较较陡陡，常常为为节节理理面面或或断断层层面面，有有时时是是层层面面，按按其其与与工工程程作作用用力力方方向向的的关关系系，又又可可分分为为侧侧向

41、向切切割割面面和和横向切割面横向切割面。侧侧向向切切割割面面的的走走向向与与工工程程力力方方向向平平行行，滑滑移移时时在在该该面面上上主主要要产产生生剪剪应应力力，当当侧侧切切面面的的抗抗剪剪强强度度较较高高，所所产产生生的的阻阻滑滑力力对对坝坝基基抗抗滑滑稳稳定定有有利利，尤尤其其在在狭狭窄窄河河谷谷中中修修建建高高、中中坝坝时时，侧侧向向阻阻滑滑作作用用是是必必须须考考虑虑的的，它它可可适适当当提提高抗滑稳定安全系数。侧切面有时兼起滑移面作用。高抗滑稳定安全系数。侧切面有时兼起滑移面作用。横横向向切切割割面面的的走走向向与与工工程程力力方方向向近近乎乎垂垂直直，滑滑移移时时在在该面上产生该

42、面上产生拉应力拉应力，它一般位于滑移体的后缘，它一般位于滑移体的后缘。（3 3）临临空空面面：是是指指为为滑滑移移体体提提供供变变形形、滑滑移移空空间间的的面面，又又可可分分为为水水平平和和陡陡立立的的两两种种情情况况。河河床床地地面面即即为为水水平平临临空空面面，河河床床深深槽槽、深深潭潭、溢溢洪洪坝坝段段后后的的冲冲刷刷坑坑、厂厂房房及及其其它它建建筑筑物物的的深深挖挖基基坑坑等等，皆皆能能构构成成陡陡立立的的临临空空面面(如下图所示如下图所示)。水平临空面水平临空面陡立临空面陡立临空面有有时时在在滑滑移移体体前前方方并并不不具具备备上上述述的的临临空空面面，但但有有与与之之近近乎乎正正交

43、交的的软软弱弱岩岩层层、断断层层破破碎碎带带、节节理理密密集集带带或或隐隐伏伏岩岩溶溶空空间间存存在在时时，由由于于它它们们在在工工程程力力作作用用下下的的压压缩缩累累积积变形很大，因而可能构成陡立临空面（下图）。变形很大，因而可能构成陡立临空面（下图）。坝坝基基岩岩体体表表层层滑滑动动边边界界条条件件比比较较简简单单，主主要要取取决决于于坝坝体体混混凝凝土土与与基基岩岩接接触触面面的的抗抗剪剪强强度度。浅浅层层滑滑动动近近似似一一平平面面，抗抗滑滑稳稳定定性性取取决决于于浅浅部部岩岩体体的的抗抗剪剪强强度度。坝坝基基的的深深层层滑滑动动比比较较复复杂杂，它它必必须须有有滑滑动动面面、切切割割

44、面面和和临临空空面面，下面着重讨论。下面着重讨论。二、坝基岩体滑动边界条件分析如如右右图图所所示示，坝坝基基岩岩体体的的深深层层滑滑动动是是因因为为坝坝基基下下岩岩体体四四周周为为结结构构面面所所切切割割，形形成成可可能能滑滑动动的的滑滑动动体体。且且该该滑滑动动体体由由可可能能成成为为滑滑动动面面的的软软弱弱结结构构面面，和和与与四四周周岩岩体体分分离离的的切切割割面面，以以及及具具有有自自由由空空间间的的临临空空面面构构成成。滑滑动动面面、切切割割面面、临临空空面面构构成成了了坝坝基基岩岩体体滑滑动动的的边边界界条条件件，它它们们可可以以组组成成各各种种形形状状，构构成成可可能能产产生生滑

45、滑动动的的结结构构体体（滑滑移移体体），一一般般常常见见的的滑滑移移体体形形状状有有：楔楔形形体体、棱棱形形体体、锥形体、板状体四类。锥形体、板状体四类。1 1、岩体滑动边界条件的构成、岩体滑动边界条件的构成坝基滑移体类型坝基滑移体类型楔形体楔形体锥形体锥形体棱柱体棱柱体方块体方块体 坝基滑移体形状示意图（1 1）平平缓缓层层状状岩岩体体：岩岩层层倾倾角角小小于于3030，构构造造形形态态较较弱弱，岩岩体体内内构构造造结结构构面面不不甚甚发发育育。断断层层一一般般规规模模较较小小，以以产产状状陡陡立立的的平平面面X X型型断断裂裂为为主主，有有时时亦亦发发育育一一些些与与岩岩层层走走向向平平行

46、行或或垂垂直直的的小小型型张张性性断断裂裂。缓缓倾倾的的层层面面常常常常成成为为滑滑移移控控制制面面，其其中中特特别别是是刚刚柔柔相相间间的的岩岩层层组组合合条条件件，如如砂砂页页岩岩地地层层中中的的粘粘土土质质夹夹层层，厚厚层层灰灰岩岩中中的的泥泥页页岩岩夹夹层层，对对坝坝基基岩岩体体的的抗抗滑滑稳稳定定性性有有很很大大的的影影响响。由由于于这这类类夹夹层层力力学学强强度度低低、亲亲水水性性强强、抗抗风风化化能能力力弱弱，对对岩岩体体内内应应力力状状态态和和外外部部条条件件的的变变化化最最敏敏感感。因因此此，在在这这类类夹夹层层内内常常发发育育有有反反映映岩岩体体形形成成不不同同阶阶段段的的

47、变变形形形形迹迹，如如小小挤挤压压滑滑动动面面、层层间间褶褶皱皱和和层层间间错错动动等等，成成为为岩岩体体中中最最薄薄弱弱、在在外外力力作作用用下下最最易易发发生生滑滑动动破破坏坏的的部部位位。只只要要有有其其它它边边界界配配合合，无无论论岩岩层层是是倾倾向向上上游游还还是是倾倾向向下下游游，坝坝基基内内形形成成平平卧卧的的楔楔形形体体，控控制制了了深深部部抗抗滑滑稳稳定定。总总之之，岩岩性性不不均均一一的的平平缓缓层层状状岩岩体体中中坝坝基基抗抗滑滑稳定问题突出。稳定问题突出。2 2、坝基岩体常见的滑动边界条件、坝基岩体常见的滑动边界条件（2 2）倾倾斜斜层层状状岩岩体体：岩岩层层倾倾角角3

48、0306060范范围围内内。岩岩层层受受一一定定构构造造变变动动，各各种种力力学学成成因因的的结结构构面面均均可可能能出出现现，各各种种结结构构面面倾倾角较大。滑移体常为楔形或棱柱形。稳定条件相对良好。角较大。滑移体常为楔形或棱柱形。稳定条件相对良好。由由于于岩岩层层倾倾角角较较大大，坝坝基基内内层层间间软软弱弱结结构构面面一一般般不不能能单单独独形形成成滑移面，而要求其它结构面与之配合。滑移面，而要求其它结构面与之配合。(见下图见下图)当当岩岩层层走走向向平平行行河河流流时时，层层面面与与反反倾倾向向压压性性断断裂裂共共同同组组成成复复合合楔楔形形滑滑移移面面，兼兼起起纵纵向向切切割割作作用

49、用，张张性性断断裂裂起起横横向向切切割割作作用用。这这样样就就构构成成平平行行流流向向、平平放放在在坝坝基基内内的的三三角角柱柱体体或或尖尖锥锥体体，对对稳稳定定甚为不利。甚为不利。当当岩岩层层走走向向与与河河流流正正交交时时，应应注注意意反反倾倾向向的的压压性性结结构构面面，其其产产状有时亦甚平缓，因而可起滑移面的作用。状有时亦甚平缓，因而可起滑移面的作用。岩岩层层走走向向与与河河流流斜斜交交时时坝坝基基岩岩体体稳稳定定条条件件虽虽较较前前述述情情况况为为好好，但但仍仍应应注注意意层层间间软软弱弱结结构构面面与与反反倾倾向向压压性性断断裂裂的的配配合合时时局局部部地地段段所可能起的危害作用。

50、所可能起的危害作用。总总的的看看来来，在在这这类类地地区区较较多多坝坝基基的的抗抗滑滑稳稳定定是是由由混混凝凝土土与与基基岩岩接接触触面面所所控控制制。但但是是由由于于此此类类岩岩体体中中断断裂裂往往往往相相当当发发育育，故故应应对对深部滑动的可能性予以充分注意。深部滑动的可能性予以充分注意。（3 3）陡陡倾倾斜斜或或倒倒转转层层状状岩岩体体：岩岩层层倾倾角角在在6060以以上上，构构造造形形态态剧剧烈烈，各各类类构构造造断断裂裂均均甚甚发发育育。由由于于岩岩层层陡陡立立，层层间间软软弱弱结结构构面面一一般般不不能能起起滑滑移移控控制制面面作作用用，应应注注意意比比较较平平缓缓、延延续续性性较