土坝坝坡稳定分析

土坝坝坡稳定分析可采用在土力学中被广泛采用的摩尔一库伦强度理论。土坡的稳定分析方法，主要建立在极限平衡理论基础之上，假定土体为理想塑性材料，达到极限平衡状态时，土体将沿某一滑裂面产生剪切破坏而失稳，即为刚体极限平衡法。

对于由凝聚性土类组成的均质或非均质土坝，比较简单实用的稳定分析方法是条分法(包括不考虑土条间相互作用力影响的瑞典圆弧法(简单条分法)、近似考虑了土条间相互作用力影响的简化毕肖普法等)，计算时将可能滑动面以上的土体划分成若干铅直土条，对作用于各土条上的力进行力和力矩的平衡分析，求解出极限平衡状态下土坡稳定安全系数。

对于无黏性土类组成的土坝，或以心墙、斜墙为防渗体的砂砾石坝体，其坝坡的稳定分析常采用楔体极限平衡理论。

迎水的一面称为内坝坡，背水的一面称为外坝坡。若是外坝坡设有马道，则马道以上为一级坝坡，马道以下为二级坝坡。2100433B

一般包括以下四个方面。

土坝渗流计算

确定坝体浸润线、坝体及坝基流网、渗流量及出逸比降、库水位下降时上游坝体自由水面位置及孔隙压力（土孔隙中超出大气压力的相对压力值），以供坝坡稳定分析使用，及了解渗漏量并确保渗透稳定。根据坝体和坝基的渗透系数、边界条件及上下游各种水位组合，通过手绘流网、数值计算和模拟试验求解。解算时，一般简化为二向问题，对于三向渗流场如岸边绕流，可用数值分析或模拟试验求解。

土坝稳定计算

土坝体积很大，在水压力作用下整个坝体产生水平滑动的可能性通常不存在，故仅需核算上下游坝坡的抗滑稳定。一般分施工期、稳定渗流期和库水位降落期三种类型。土体抗剪强度由下式确定：式中τ为土体抗剪强度；σ为垂直于滑动面的法向总应力；μ为孔隙水压力；σ′为法向有效应力；σ′、φ′为土料有效抗剪强度指标，分别代表凝聚力和内摩擦角，由试验确定。

均质土坝、厚心墙和厚斜墙坝常用滑动圆弧法计算坝坡稳定（见下式）。假定滑动面为圆弧，分成若干土条，不计条块间作用力，计算公式：式中K为抗滑安全系数，不低于规定值；N、T分别为作用在土条底部的法向和切向应力；W为任一土条重；U为作用在土条底部的孔隙压力；α为土条重力线与通过土条底面中点的圆弧半径之间夹角；L为滑弧穿过的有凝聚力部分的弧长。试算若干滑弧，求得最小安全系数K。20世纪50年代A.W.毕肖甫等人还提出计入条块间作用力的计算方法。

对于坝基有软弱夹层或薄心墙、薄斜墙坝，宜用滑楔法（见左图）。假定滑动面为折线，滑楔间作用力假定平行于坡面或为水平向。沿折线将各种材料的抗剪强度除以K后，滑楔处于极限平衡状态，此K值即所求安全系数。最小的安全系数由假设不同滑动面试算求得。如在地震区，应将地震力作为外力加入计算。

土坝沉降计算

确定坝体和坝基在自重作用下的总沉降量、沉降量与时间的关系及完工后的沉降量。据此计算竣工后为抵消沉降而预留的坝顶超填，预测不均匀沉降量，判断坝体产生裂缝的可能性和预防措施。计算方法是根据坝体和坝基土的压缩曲线，及时刻t坝体和坝基的竖向总应力和孔隙压力分布，用分层总和法计算。即把坝体坝基分为若干层，计算时刻t各层中心所受竖向有效应力（等于竖向总应力减孔隙压力）及相应沉降量，将各层沉降量迭加，得时刻t及完工后坝体和坝基的沉降量。

土坝应力应变计算

用有限单元法计算坝体坝基及岸坡接头在填土自重及其他荷载作用下的填土应力应变，以判断是否发生剪切破坏、有无过量变形、是否存在拉力区和裂缝、防渗土体是否发生水力劈裂，以及为坝体稳定分析和与土坝衔接建筑物的设计提供依据等。