壩基抗滑穩定

壩基岩土體在大壩各種荷載組合作用下，抵抗滑動或剪切破壞的能力。大壩是擋水建築物，除壩體自重外，還承受很大的水平推力和揚壓力，存在向下游滑動的危險性。尤其是重力壩，其穩定性全靠壩體自重來維持。當作用在壩體上的全部荷載對壩基任一可能滑動面的滑動力（即對該滑動面的切向分量）大於其阻滑力時，壩基就要發生剪切破壞或滑動。壩基抗滑穩定性是關係到大壩安全的關鍵問題之一。在世界壩工史中，不乏由於壩基滑動而導致大壩失事的實例，如1911年美國的奧斯汀壩，1923年義大利的格萊諾壩，1928年美國的聖·弗朗西斯壩等。因此，設計時必須對壩基在各種運用條件下的抗滑穩定性進行驗算，以確保大壩的穩定和安全。

破壞形式 壩基滑動破壞的形式有表面滑動和深層滑動兩種基本類型。表面滑動即沿壩基混凝土與岩土體接觸面發生的滑動破壞，如格萊諾壩的破壞。深層滑動又有兩種情況：一種是發生在均質壩基的剪切破壞，其滑動面軌跡近弧形；另一種是沿岩土體中的緩傾角夾層或軟弱結構面的滑動，如奧斯汀壩就是由於壩基為砂頁岩互層，壩基沿建基面以下60cm的粘土頁岩夾層發生滑動和破壞。實際上，往往出現上述幾種形式組合在一起的複合型滑動。如一部分沿接觸面，一部分沿淺層的軟弱岩體或結構面發生滑動；或者一部分沿岩土體中的軟弱夾層，一部分為剪斷岩土體等。這主要取決於壩基岩土體的強度、地質結構和壩址附近岩體的切割、刷深情況。對岩面地基，其中軟弱夾層和軟弱結構面的產狀、延續性、填充物質及其抗剪強度和其他結構面的相互組合情況，往往對壩基抗滑穩定起著控制性的作用，並構成潛在滑動面。實踐中，對發生各種滑動的可能性都需要進行研究。

評價方法 一般對錶面滑動和深層滑動都要進行評價。

表層滑動 即壩體與地基接觸面的抗滑穩定，計算公式有：①只考慮壩體與基岩面的摩擦力，通常稱純摩公式；②考慮壩體混凝土與基岩的抗剪斷強度，通常稱剪摩公式（見重力壩）。這兩式中抗剪指標的物理意義和試驗方法以及公式所採用的安全係數都不一樣。世界各國對這兩個公式的認識也不一致。中國目前主要採用剪摩公式。近來，各國研究者都注意到岩體的殘餘強度有較好的穩定性，不受試件尺寸的影響。公式中的粘結力(B')值是一個不穩定因素，峰值強度中的C'值較高，而殘餘強度中的C'值則喪失殆盡。因此，1974年法國P.隆德等建議壩工設計中採用不計粘結力的殘餘強度。因為大壩的運行期都在百年以上，需要考慮壩基的長期穩定。同時，壩基岩體內的各種結構面的連通性和平整度又很難查明，而且任一結構面如果在過去的地質年代里已經發生過錯動，即使其位移僅數厘米，也可能使粘結力幾乎全部喪失。這些論據都有利於傾向用純摩公式。

深層滑動 如壩基岩土體中存在緩傾角軟弱夾層或軟弱結構面，就有可能沿緩傾角軟弱夾層和結構面，按其最不利的組合發生深層滑動。此時就應對結構面的情況及其對壩基岩體滑動的可能影響進行分析，確定切割面、臨空面和最危險的滑動面，然後進行穩定性驗算。按照壩下游是否存在臨空面和可能導致壩基岩體滑移的岩性和岩體結構特點，深層滑動一般有下列三種模式。①壩下游存在有沖坑，或壩肩下游有沖溝等地形上的臨空面，在水平推力的作用下，壩基岩體易沿緩傾角軟弱結構面向臨空面方向滑出（圖a）。②下游存在有橫向軟弱破碎帶，或壩址下游抗力岩體為薄層狀緩傾角軟弱岩層組成，在水平推力作用下易發生壓縮或褶曲變形，或者被剪斷，從而導致壩基岩體沿潛在滑動面滑動（圖b）。③沿壩基岩體中兩組互相對傾（傾向上游和下游）的緩傾角軟弱結構面的滑動（圖c）。均質土基的抗滑穩定驗算，一般採用土力學中的滑弧條分法。

抗剪（斷）指標的確定 壩基抗滑穩定計算中，壩基岩土體的抗剪或抗剪斷指標需通過野外或室內試驗測定。抗剪斷試驗是沿混凝土與岩石膠結面進行剪斷或使岩石直接剪斷的試驗，沿岩體中的不連續面或沿抗剪斷試驗時的剪斷面進行的剪切試驗稱抗剪試驗，也稱摩擦試驗。一般，混凝土壩都只進行壩體混凝土與岩體膠結面的抗剪斷（採用剪摩公式）和抗剪試驗（純摩公式），只有軟弱岩石才需要另作岩石的抗剪斷試驗。當壩基岩體中存在有緩傾角軟弱夾層或其他不利結構面時，還需要進行沿軟弱夾層或結構面的抗剪試驗。計算指標一般採用峰值強度的小值平均值，或根據岩體的破壞機理參考比例極限值（脆性破壞型）或屈服極限值（塑性破壞型）作為標準值。對軟弱夾層或結構面還要考慮填充物的厚度(t)、上下界面的起伏差(h)作適當調整。當t≥h時，可直接取充填物的強度；當t＜h時，可按爬坡角的小值適當提高。當壩基範圍內的岩體是由兩種以上不同強度的岩石組成時，還需根據壩基各種岩石的分佈面積或軟弱夾層的連續性，通過面積、應力加權，提供壩基岩體的綜合抗剪指標。對土基一般都取原狀樣做室內抗剪試驗以確定其抗剪指標。

參考書目

成都地質學院張綽元等編著：《工程地質分析原理》，地質出版社，北京，1981。

汝乃華編著:《重力壩》,水利電力出版社，北京,1983。