摘要：重力坝是世界上出现得最早的一种坝型，随着我国重力坝建设项目的逐年增加，数量和高度都不断提高，可是存在着诸多隐患，使得其抗滑稳定性分析具有及其重要的意义。近年来一些学者对于重力坝进行了大量的研究，尤其是重力坝抗滑稳定取得大量的进展，本文就重力坝存在的几种滑动情况进行分析，并给出一些可供参考的解决措施。
关键词：重力坝；滑动；抗滑稳定；原因；措施
1 前言
重力坝的失稳过程是复杂的，理论分析、模型及观测表明，位于均匀坝基上的重力坝沿坝基而失稳的原理是：首先在坝肘处基岩和胶结面出现微裂松弛区，随后在坝趾处基岩和胶结面出现局部的剪切屈服，之后屈服逐渐增大并向坝体蔓延，最后形成滑动通道，导致重力坝的整体失稳。重力坝的抗滑稳定破坏准则分为三种：点破坏准则，整体破坏准则，极限破坏准则。由于用整体破坏准则来分析重力坝的抗滑稳定问题太过于笼统，并不能满足点的破坏准则和反应发生剪切屈服而产生的局部破坏，因此用整体破坏准则分析抗滑稳定问题需要较大的安全余度。
重力坝主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求，同时依靠坝体的压应力来抵消水压力所引起的拉应力，以满足强度要求。其荷载主要包括自重、水压力、扬压力等其他各种各样的荷载。
2 重力坝抗滑稳定分析
抗滑稳定分析的目的是核算坝体沿坝基面或沿地基深层软弱结构面抗滑稳定的安全度。当岸坡坝段地形陡峻时，还需核算这些坝段在三向荷载作用下的抗滑稳定。重力坝可能沿坝基平面滑动，也可能沿地在中缓倾角断层或软弱夹层滑动。我国修建了大中型重力坝100余座，其中有1/3存在深层滑动问题。
重力坝抗滑稳定分析的目的是核算坝体沿坝基面或坝基内软弱结构面抗滑稳定的安全度，提高重力坝抗滑稳定的措施要根据其工作原理及特点，通过分析不同情况下的稳定性，分别确定实际的抗滑稳定措施。下面就几种不同情况的滑动进行分析，并根据具体的滑动情况制定对应的措施。
2.1沿坝基面的抗滑稳定分析
图1 坝体抗滑稳定计算简图
重力坝是由砼或浆砌石修筑的大体积档水建筑物，重力坝抗滑稳定分析目的是核算坝体沿坝基面或沿地基深层软弱结构面抗滑稳定的安全度，是重力坝设计中的一项重要内容。重力坝有两个极其相关的公式如下：
（1）抗剪强度公式：
安全系数Ks，设计规范规定：不分等级。
基本荷载组合：采用3.0。
特殊荷载组合：（a）采用2.5；
（b）采用不小于2.3。
本公式既考虑了抗剪断摩擦力，又考虑了滑动面上的凝聚力，比较符合实际情况。抗剪断公式实质是用试块的平均抗剪强度与坝底的平均剪应力相比较，最后判断大坝是否稳定。
2.2 深层抗滑稳定分析
重力坝一般是沿基面滑动，而又深层滑动问题的大坝则是连同坝基带动滑裂面以上掩体共同滑动。当坝基内存在不利的缓倾角软弱结构面时，在水荷载作用下，坝体可能连同部分基岩沿软弱结构产生滑移，所以我们要从不同的角度分析。
地基深处滑动情况十分复杂，失稳机理和计算方法话没有明确出来。设计时，应主要考虑地基中国可能存在的主要缺陷，确定失稳边界，测定失稳界面上的抗剪强度参数，选择合理的计算方法和安全系数，最后是选择提高深层抗滑稳定性的措施。
2.3 岸坡坝段抗滑稳定分析
当靠近两岸坡坝段的坝基面是倾向河床的斜面或折面时，该坝段在上游水压力及坝体自重作用下，有向下游及河床滑动的趋势，在三向荷载作用下使其抗滑稳定性不如河床堤坝。
3 重力坝抗滑稳定性不足的主要原因
在上述对重力坝稳定的分析可知，影响重力坝稳定的主要因素，为坝与地基内软弱层的抗剪强度指标、坝基压力、坝体所受垂直和水平荷载。其中，特别是地基的抗剪强度指标，由于范围变化极大，对重力坝的抗滑稳定性影响最大。以下为常见的几方面的原因：
（1）坝基地质条件不良，坝体建在较差的地基上；
（2）设计时坝体断面比较单薄，自重不够，在水平推力的作用下，使坝体上游面地步形成拉力裂缝，增大了扬压力，使得坝体稳定性不够；
（3）施工时坝体地基深度开挖不够，使抗剪强度指标减小，而坝底扬压力却超过设计初值；
（4）由于各种原因造成渗水和漏水或者由于管理不善导致排水设备堵塞，这样的话将增大坝底渗透压力，减小重力坝抗滑稳定性。
综上所述，重力坝抗滑稳定性不够往往是由多方面的原因引起的。在采取增加重力坝抗滑稳定措施之前，一定要彻底分析造成抗滑稳定性不足的原因，并采取合理的措施，才能有效的增加重力坝抗滑的稳定性。
4增强重力坝抗滑稳定的措施
第一，加大坝体剖面，增加坝体自重。当采用其他方法增加坝体抗滑稳定存在困难时，可采用加大坝体剖面，增加坝体自重的方法。加大剖面可从坝的上游面或者坝的下游面进行，从上游面加大剖面可增加坝体自重，又可增加坝面上的水重，同时还看改善坝体的防渗条件，而从下游面施工比较容易些。
第二，要选好坝基，坝基的岩石地质构造要求：微风化、新鲜，产状以倾向上游为佳，若坝基岩石质量不理想，还要进行地基处理，使其承载力及应变满足规范要求，如进行固结灌浆。
第三，预应力锚索锚固定措施。一般从坝顶钻孔到坝基，孔内放置钢索，将其下端锚入坝基内的完整岩层中，而在坝顶的另一端增加压力，使钢索受拉、坝体受压，从而增加坝体的抗滑稳定。
其次，坝体横截面设计要经过计算，即抗滑稳定计算，安全系数要满足规范要求，如果仅为提高重力坝的抗滑稳定性，那么可把截面做大一些，这样坝体就重，相应的抗滑力就大，抗滑力由坝体自重和坝体混凝土与坝基的摩阻力、粘结力构成。
再者可以减小扬压力。扬压力对坝体的抗滑稳定有着极大的影响，减小扬压力较之增加坝体自重更为有效。所以，减小扬压力是增加坝体抗滑稳定最要考虑的措施。
第四，确保坝基处理、混凝土的施工质量。当然，设计时必须进行计算，计算时各参数取值要合理或偏保守一些，这样才能确保重力坝的抗滑稳定。施工时还应当设计足够合理的排水措施，帷幕和排水配合使用最为有效，将更好的的保证坝体的抗滑稳定性，也是比较经济的做法。
第五，提高软弱夹层的抗剪强度指标，软弱夹层在力学上的最大特点就是抗剪强度极低，这极大降低了增加坝体自重等加固措施的实际效果。因此，提高软弱夹层的抗剪强度指标，是增加坝基抗滑稳定的最根本途径。方法上可采用换基法、坝踵深尺、固结灌浆等。固结灌浆除了能加强坝体与地基结合，从而提高坝体的抗滑稳定之外，还能增强基岩的整体性和弹性模数。
最后，在开挖坝基设计时，要考虑利用岩面的自然坡度，使坝体基面倾向上游，使坝基面高度降低。
结语
随着我国水利水电工程建设向中西部地区迅速发展，重力坝地基的地质条件日趋复杂，重力坝的稳定性显得越来越重要，处理的代价也越来越高。工程实际中，提高重力坝抗滑稳定性的措施多种多样。具体处理时要根据具体的问题加以分析。应当根据坝址的地形条件，坝基的岩层情况，采取多种不同的措施，综合处理以求达到最好的效果。
参考文献
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[4]吴媚玲，姚耀武.重力坝的应用、稳定与可靠性，中国科学技术出版社，1990.06
论文作者:杨昌武
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第11期
论文发表时间:2017/9/29
标签：重力坝论文; 坝基论文; 稳定论文; 稳定性论文; 地基论文; 措施论文; 自重论文; 《建筑学研究前沿》2017年第11期论文;