第五节 拱座稳定分析

　　拱坝所承受的荷载大部分都是通过拱的作用传到两岸拱座岩体，拱坝所具有的一切优点都是建立在拱座稳定的基础上，拱坝的重大事故基本上均与拱座滑动失稳有关。1959年法国马尔巴塞拱坝因左岸拱座失稳而遭到破坏后，许多国家在拱坝设计规范中都明确规定必须进行拱座稳定分析，对两岸拱座的稳定性作出论证，必要时采取适当工程措施，以保证拱座的稳定。//by http://CiDu.Net/

　　抗滑稳定分析中的滑动体边界，常由若干个滑裂面和临空面组成。滑裂面一般应是岩体内的各种结构面，尤其是软弱结构面。临空面则为天然地表。图3.16列举拱座岩体可能发生的滑动条件.

　　①在坝的上游面基础内存在水平拉应力区，有产生铅直裂缝的可能，因此滑动体的上游边界一般假定从拱座上游面开始(图3.16，a)；若坝肩附近有顺河向断层破碎带，则有可能在断层破碎带与拱座间的岩体处发生破裂，然后沿断层破碎带向下游滑移(图3.16，b)。//by http://CiDu.Net/

　　②滑动岩体下游具有滑动位移的空间，这可能是河流转弯突然扩大或冲沟形成的临空面(图3.16，c)，也可能是下游有断层破碎带或较宽的风化软弱岩脉受力压缩变形后形成的滑移空间(图3.16，d)。//by http://CiDu.Net/

　　③滑动岩体底部有缓倾角节理裂隙或软弱夹层面(图3.16，e)。//by http://CiDu.Net/

图3.16 坝肩基岩滑动条件

　　平行河流方向或向河中倾斜的节理可能导致滑动，而在下游逐渐斜入山内的节理、裂隙则对稳定影响不大(图3.17)。//by http://CiDu.Net/

图3.17 基岩节理对拱坝稳定的影响

一、拱座稳定分析方法

　　评价拱座稳定的方法：一是数值计算法，二是模型试验法。//by http://CiDu.Net/

　　数值计算法可分为两类：一是刚体极限平衡法，将岩体作为刚体考虑；二是有限单元法，将坝和地基作为弹性体或弹塑性体考虑。//by http://CiDu.Net/

　　模型试验法也有两种；一是线弹性结构应力模型试验，二是地质力学模型试验。//by http://CiDu.Net/

二、局部稳定计算

　　取任一高程单位高度的拱圈进行计算。如图3.18所示，设滑动面走向与河谷平行，其倾角与岸坡平行，拱端轴向力为 。，剪力为 。用拱梁分载法计算内力时，y。应包括悬臂梁底部的水平力。将拱端轴向力 和剪力 投影到滑动面上：

 　　式中 ——轴向力 与滑动面的夹角。//by http://CiDu.Net/

　　在立视图上，滑动面与垂线的夹角为 ，再将N力分解为平行及垂直拱座面的分力Q及P：

　　式中 ——拱座面与垂线的夹角；
　　G——拱端面上悬臂梁自重；
　　U——拱端面上的扬压力。//by http://CiDu.Net/

　　作用在滑动面上的力S是滑动力，P是阻滑力，并考虑到拱端下游岩体重量W的作用，由此可得抗滑稳定安全系数为：