提高重力壩抗滑穩定的措施

夏樹波

摘 要：重力壩是水利工程中的重要部分，而其抗滑穩定性關乎重力壩的質量和安全性，文章將結合作者的研究經驗，分析重力壩抗滑穩定性的特點，研究提高抗滑穩定的措施，為相關的研究提供一份參考，文中觀點存在一定的不足，有待進一步的分析論證。

關鍵詞：重力壩；抗滑穩定；特點；措施

引言

重力壩是水利建設中的基礎設施，由石料、混凝土等材料修筑而成，依靠壩體的自重保證穩定性，本身具有很高的穩定性，具有安全、可靠，設計、施工簡單的特點，適應不同的地形和地質條件，在壩體中可布置泄水、引水孔口等，目前被廣泛采用。但是重力壩的壩體應力低，無法發揮材料強度，溫度應力和收縮應力大，并且水壓和水沖擊會造成一定程度的滑動，影響重力壩的穩定性和安全性，論文以下將針對重力壩抗滑穩定的特點和相關的提高措施進行討論。

1 重力壩抗滑穩定的特點

（1）大壩滑動通道具有特定性和多元性：重力壩內有軟弱結構面，抗剪強度低于基巖，形成了滑動的特定通道，而這種軟弱結構面是多層的，通道具有多元性，性狀、成因和充填物等都比較復雜。（2）壩體連同壩基部分巖體同時滑動：如果滑動發生在介質分界面上，物理力學性質很難界定，屬于不連續各向異性體，應力應變狀態十分復雜。（3）對下游尾巖抗力體的依賴性：在水平載荷下，基巖不能維持自身的穩定，壩體只有依靠下游尾巖抗力體才能滿足穩定性，并且自身穩定性的安全系數小于1。（4）抗滑穩定安全度判據的多元性：壩體滑動帶動滑動面以上的部分，而只有依靠下游尾巖抗力體才能維持穩定，其穩定平衡系統由五個部分構成，壩體、滑動基巖、軟弱結構面、軟弱結構面下部基巖、下游尾巖抗力體，難以用單一的安全系數來衡量，要靠壩基、壩體、安全系數、尾巖等應力應變來綜合判定。

2 提高重力壩抗滑穩定的措施

2.1 抗滑強度參數的選擇

重力壩的抗滑參數的選擇對工程的造價、施工和設計有很大的影響，主要包含幾個方面：其一，影響軟弱夾層抗滑強度的主要參數，如土層顆粒的粒徑大小，當粒徑大于5mm時，可以起到抗滑作用，當粒徑小于5mm時，抗滑作用不明顯；如巖性，巖性對連通率、起伏差和厚度等有影響，巖性均勻，夾層厚度大時，抗滑能力強，對于大型的重力壩工程，要輔助大型剪、中型剪等工程，可以起到提升抗滑的作用。其二，軟弱夾層抗滑強度參數的選擇，抗滑強度參數要由試驗、地質、設計三方人員綜合分析確定，可以消除誤差，并留有安全裕度。其三，軟弱夾層不連通時抗滑強度的取值，當壩基的軟弱夾層不連通時，要依照實際的情況，按具體的部位和所占面積的大小取加權平均值，綜合考量抗滑強度參數。

2.2 沿壩基的抗滑性研究

將基巖與壩體間看作是一個接觸面，當接觸面呈水平面時，W為接觸面上的總鉛直力，P為接觸面以上的總水平力。當接觸面傾向下游時，壩基的抗滑性能降低，不利于壩體的穩定性；當接觸面傾向上游時，增加壩基的抗滑性能，利于壩體的抗滑性。可以發現，當基巖與壩體混凝土的基礎良好時，能夠增強壩體的抗滑性能。

2.3 增強抗滑穩定的工程措施

從壩體的受力分析可以知道，要增強壩體的抗滑性能有多種措施，如提高滑動面的抗剪強度指標，減小揚壓力，增加壩體的鉛直力W。對具有軟弱夾層的地基要設法增加尾巖抗體被動抗力，如減小總水平力P提升壩體的抗滑性能。采用工程措施提升壩體的抗滑性能主要有多種手段：其一，采用有利的開挖輪廓線，充分利用巖面的自然坡度，不但減少施工的成本，還能使壩基面傾向上游，提高其抗滑性能；其二，加大壩體剖面，加大壩體剖面可以增加壩體的重量，壩體重量增加也即是提高總鉛直力，能增加壩體的抗滑性能；其三，在壩基面設置排水系統，排水系統的設置可以減小揚壓力、加強壩基排水；其四，提升軟弱夾層的抗剪強度，增加抗滑性能。

2.4 深層抗滑穩定研究

地基深層滑動的情況非常復雜，在水載荷的作用下，壩基內存在不利的緩傾角軟弱結構面時，基巖與壩體產生滑移，有可能引發深層的滑動。而當前對于深層滑動的研究還比較有限，主要是在施工前查明地基中的失穩邊界，測定抗剪強度參數，選擇合理的安全系數和抗滑穩定性的措施：在單斜面深層抗滑計算時，將軟弱面上的部分視作剛體，計算其抗滑穩定安全系數；對于雙斜面深層抗滑穩定計算，由于施工時存在軟弱夾層和多條相互切割交錯的斷層，滑動面的結構非常復雜，在計算抗滑通道時，選擇最不利的滑動面組合，然后分析出其安全系數。要提高單斜面或雙斜面深層抗滑穩定性時，主要有四個手段：其一，在壩趾設置齒墻，增加抗剪能力和壩踵應力，改善壩趾的強度，發揮抗力體的作用；其二，在壩踵設置齒墻，切斷較淺的軟弱面，增大抗滑體的抗力；其三，預加應力，在上游面錨固高強度鋼索，然后預加應力，除了消除壩踵拉應力之外，還能增加壩體的抗滑性能；其四，采取固結灌漿、帷幕灌漿、斷層和軟弱夾層處理等手段對地基進行加固，提高壩體的抗滑性能。

2.5 岸坡壩段的抗滑穩定

岸坡出壩基面傾向河床的折面或斜面時，該壩段在壩體自重或上游水壓力的作用下，有滑動的趨勢，尤其是在復雜應力的作用下，會加劇其不穩定性。分析岸坡壩段的抗滑穩定性，設岸坡傾角為a，存在的力有壩體自重W，上游壩面水壓力P，壩基面上的揚壓力U，將壩體自重分解為切向力Wsina和法向力Wcosa，此時水壓力和切向力Wsina就可以合成為一個方向的力S。從受力分析可以發現，要增加重力壩的抗滑穩定性，需要增大抗滑穩定安全系數，可以通過減小壩基面上的揚壓力U和自重的切向分力，在重力壩的施工中減小岸坡的傾角a，達到增加法向分力減小切向分力的作用。在岸坡的開挖施工中，建設臺階，提高抗滑穩定性；帷幕灌漿可以極大的減小揚壓力U，將靠近岸坡部分全部灌漿或對局部的橫縫灌漿，增大抗滑穩定的安全系數。

3 結束語

我國的水利工程建設的數量和質量在近年來都取得了長足的進步，重力壩是水利工程中的重要組成部分，以其耐久性、使用壽命長、穩定性好等優點獲得了廣泛的應用，是關鍵的水利基礎設施，在社會經濟的發展中發揮著舉足輕重的作用，其施工質量的好壞直接決定了水利工程的效益。論文結合作者的研究經驗，分析重力壩抗滑穩定性的特點，然后針對性的研究提高重力壩抗滑穩定的措施，為提升重力壩的施工水平做出一定的貢獻，文中觀點限于作者的學術水平，存在一定的不足，有待進一步的探討。

參考文獻

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