岩石力学课程Chapter7

第七章岩基应力及稳定分析Chapter7StressofRockFoundationandStabilityAnalysis学习内容→岩石基础的类型、岩基的几种破坏形式；岩基抗滑稳定性的计算。学习对象→岩基、岩基承载力、岩基滑动学习目的→了解岩基、岩基承载力、岩基滑动；掌握岩石基础的类型、岩基的几种破坏形式、岩基抗滑稳定性的计算。学习提示LearningHints§7.1概述岩石力学基本理论工程应用岩体强度岩体变形地应力地下洞室应力重分布（二次应力）、山岩压力、喷锚支护等坝基稳定(本章)边坡稳定建基面不均匀沉降建基面及坝基应力的强度复核承载能力复核坝基稳定—重点（重力坝、拱坝坝基、坝肩）7.1.1岩基的基本类型§7.1概述§7.2重力坝坝基抗滑稳定7.2.1坝基岩体的破坏形式表层滑动～沿坝体与基岩接触面发生滑动深层滑动～岩基内部存在着节理裂隙或软弱夹层及其他不利的结构面产生。7.2.2表层滑动稳定性计算设坝体重V，坝底扬压力为U，坝体混凝土与坝基岩体之间的参数为f、c，抗剪公式HUVfKs1§7.2重力坝坝基抗滑稳定要求Ks1＝1.00～1.05抗剪断公式HcbUVfKs2要求Ks2＝2.50～3.007.2.2表层滑动稳定性计算§7.2重力坝坝基抗滑稳定7.2.2深层滑动稳定性计算§7.2重力坝坝基抗滑稳定在进行深层滑动的稳定计算中，必须首先判断岩基中可能滑动的形状及位置，确定岩基中可能产生滑动的块体，然后根据力学原理分析块体受力情况，即可求出块体的抗滑安全系数Fs。1.滑动块体的拟定（破坏机理）2.最危险滑块的搜索关键点7.2.2深层滑动稳定性计算滑动面倾向上游的情况§7.2重力坝坝基抗滑稳定破坏模式CB拉裂面块体CBA沿BA面滑动抗滑力cltgUcosVsinHR滑动力sinVcosHTsinVcosHcltgUcosVsinHTRFs7.2.2深层滑动稳定性计算滑动面倾向下游的情况§7.2重力坝坝基抗滑稳定破坏模式：块体ABD沿AB面滑动→推块体BCD→剪断BC面滑出分析：1.将ABC划分为ABD（滑移体）、BCD（抗力体）2.由力平衡条件，分别建立ABD，BCD平衡方程3.将1.2块联合起来7.2.2深层滑动稳定性计算§7.2重力坝坝基抗滑稳定22222AcucosvsinpfMethod1:抗力体极限平衡法1）BCD处于极限平衡，滑动力=抗滑力可求得两个滑块之间的作用力抗滑力sinvcosp2滑动力sinfcosAcucosvfsinvp22222227.2.2深层滑动稳定性计算§7.2重力坝坝基抗滑稳定pAcusinHcosvf1111112）分析ABD块体抗滑力sinvcosH11滑动力sinvcosHpAcusinHcosvfFs111111111.AB面用抗剪强度，BD面用抗剪断强度2.实际工程中：B点位置，β角须要实验加以确定→搜索最危险滑块3.若BC为一软弱面（即坝基下双软弱面切割形滑块）Method1:抗力体极限平衡法4.BB’，B’C为完整块体，含间断裂隙面7.2.2深层滑动稳定性计算§7.2重力坝坝基抗滑稳定1）分析滑动块ABDpAcusinHcosvf111111抗滑力sinvcosH11滑动力Method2:等K法(即假定滑动块ABD+抗力体BCD抗滑K相等)sinvcosHpAcusinHcosvfFs1111111112）分析抗力体BCD22222Acucosvsinpf抗滑力sinvcosp2滑动力sinvcospAcucosvsinpfFs2222222pFFss21代入上面两式，可分别求得安全系数7.2.2深层滑动稳定性计算§7.2重力坝坝基抗滑稳定基本观点：1.滑动块ABC抗滑力小于滑动力→剩余滑动力→作用于抗力体BCD；2.分析BCD抗力体在剩余推力及自重荷载作用下的KMethod3:不平衡推力法剩余滑动力=滑动力-抗滑力1）分析滑动块ABDpAcusinHcosvf111111抗滑力sinvcosH11滑动力pAcusinHcosvfsinvcosH111111112）分析抗力体BCDsinvcospAcucosvsinpfFs222222§7.3拱坝坝肩稳定性分析分析方法与重力坝基稳定性分析类似，关键：1.确定可能滑动的块体2.分析作用于块体上的抗滑力及滑动力Ae倒滑面拉裂面P坝肩抗力体中存在垂直与水平滑移面滑动块体受力→拱坝力P分析：*与面1垂直水平分量H*与面2垂直铅垂分量V*滑动力：Q（水平向指向坡外）22221111FcUVWfFcUHf抗滑力Q下滑力QFcUVWfFcUHfK222211110§7.3拱坝坝肩稳定性分析坝肩抗力体滑块由倾斜侧侧面+缓倾底滑面+上抗裂面构成侧滑面N1U1U2N2WHVQS1S2DFA拱推力P分解阻滑力N1U1S1WQVHn2α2α1S2U2N2n1底滑面分析：将H，V，W分别向n1,n2方向投影：侧滑面N1U1U2N2WHVQS1S2DFA拱推力P分解阻滑力N1U1S1WQVHn2α2α1S2U2N2n1底滑面01nF02nF21NN和21121sinsinVWcosHN221212UsincosHsinVWNQFcNfFcNfKs22221111