第二节 稳定计算与分析
一、稳定计算
野外勘探查明：坝体土由粉质粘土组成，结构欠密实，间夹砂岩、砂质泥岩碎屑颗粒，坝体各部位钻孔取样11组进行室内土的物理力学性质试验，其试验指标汇总列于表2中。
在稳定计算中分五种条件用电脑进行了计算。计算中参数的取值是根据11组坝体土土样试验资料得来，其中容重采用算术平均值，抗剪强度指标按规范则用小值平均值乘以系数0.85取得。坝体各部位采用的计算容重见表5。
坝体各部位采用的计算容重表 表5
项 目 浸润线以上 浸润线以下， 静水位以上 浸润线以下 静水位以下 骤降影响区域 迎水坡 抗滑力 滑动力 湿容重 湿容重 浮容重 浮容重 饱和容重 浮容重 浮容重 背水坡 抗滑力 滑动力 湿容重 湿容重 浮容重 浮容重 饱和容重 部 位 计算中采用瑞典园弧条分，有效应力法进行计算。计算机用网格法自动寻求最危险滑弧，给出其最小安全系数，最危险滑弧园心座标及半径，计算公式为：
tgФ·ri·Σhi·bi·cosαi+Σc·li K=
ri·Σhi·bi·sinαi
tgФ(Σwi·cosαi)+c·Σli
＝ Σwi·sinαi 式中：r — 湿容重（KN/M3）
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c — 凝聚力（KN/M2） Ф — 内摩擦角（度） b — 条块宽度（米） h — 条块平均高度（米） i — 条块编号
w — 条块重量（KN/M） l — 条块间滑面长度（米） 稳定计算参数见表6，计算结果见表7。
稳定计算参数表 表6
容 重 浮容重r 湿容重r 饱和容重rs 10.30 19.80 20.30 渗透系数 K20 1.66×10-4 天然快剪 C 24.1 ψ 5.4 饱和固结快剪 C 26.0 ψ 12.2 不同计算条件下坝坡安全系数表 表7
位置 内坡 外坡 计 算 条 件 库水从校核洪水位骤降至死水位 库水从正常水位骤降至死水位 上游为校核洪水位,下游排水棱体失效 上游为正常水位,下游无水 上游校核洪水位,下游校核洪水位 最小安全系数 0.90 0.96 1.07 1.27 1.00 规范要求 最小安全系数 1.15 1.25 1.25 1.25 1.15 二、稳定分析
从大坝稳定计算看，大坝内、外边坡的稳定性较差，除“上游为正常水位,
下游无水” 工况下安全系数能满足规范要求外，其余工况下安全系数均不满
足规范要求，其原因是：
1、大坝填筑料成分复杂：填筑料有粘土、粉质粘土和粉土，土料中普遍间夹砂岩碎屑颗粒；
2、填料抗剪强度低：据室内试验，坝体土抗剪强度低且变化大。
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（1）天然快剪：凝聚力c=28～70kPa，算术平均值为49 kPa(小值平均值为41kPa)，变异系数δ=0.254、内摩擦角ψ=4.4～19.3度，算术平均值为9.5度(小值平均值为6.7度)，变异系数δ=0.491；
（2）饱和固结快剪：凝聚力c=26～44kPa，算术平均值为34 kPa(小值平均值为30kPa)，变异系数δ=0.167、内摩擦角ψ=12.4～20.0度，算术平均值为16.9度(小值平均值为14.9度)，变异系数δ=0.191。
3、大坝内、外边坡较陡：大坝内边坡在高程389.00米以上边坡比为1:1.59；大坝外边坡在高程385.00米以上边坡比为1:2.20。
第四章
溢洪道工程地质问题
1、概述：溢洪道位于大坝右坝肩，为开敝式有闸宽顶堰，堰顶宽9.8米，采用自由式消能，最大下泄流量180m3/s，进口底板高程388.755米。无消力池、未进行衬砌、宽度不够，排洪不畅，局部边坡已出现掉块和垮塌现象，局部底板已形成坑凼。
2、溢洪道工程地质条件：
第一段：桩号0+000.0～0+123.0,长123.0米。溢洪道基础和两侧边坡均由J3P③风化砂岩组成，裂隙特别是层面裂隙发育，为库水渗漏创造了条件，参照ZK2号钻孔压水试验资料，溢洪道底板及两侧边坡岩体均具中等透水性。
第二段：桩号0+123.0～0+139.5,长16.5米。位于溢洪道下游的消力池。消力池底板和侧墙均由J3P③风化砂岩组成，内侧墙墙脚有厚1.00～1.50米的砂质泥岩透镜体，具遇水易膨胀、伯水易开裂特性，抗风化抗冲刷能力弱，设计和施工时应作好抗风化抗冲刷，以利溢洪道的安全运行。
该段岩体中裂隙特别是层面裂隙发育，为库水渗漏创造了条件，参照ZK2
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号钻孔压水试验资料，岩体具中等透水性。
第三段：桩号0+139.5～0+154.0,长14.5米。位于溢洪道消力池的下游溢流段。基础由第四系全新统坡-洪积粉土组成，灰色，饱和，稍密，间夹大量砂、泥岩碎屑颗粒，抗冲性能极差；下覆基岩为J3P③砂岩，岩石强度较高，抗冲刷能力较强，建议将该段置于完整性好的J3P③弱风化砂岩之上。
3、整治措施及建议：
（1）、清除溢洪道基础以上两侧墙边坡上已松动的岩石块体并加强溢洪道的衬砌质量；
（2）、重新设计溢洪道消力池，将消力池基础置于完整性较好、承载力较高的J3P③弱风化砂岩之上。
（3）、对溢洪道两侧墙边坡和底板以下岩体进行灌浆和帷幕灌浆处理，灌浆深度应进入弱透水层（透水率q＜10Lu）(或高程。
（4）、为便于整治设计，现提出溢洪道设计有关岩、土主要物理力学性质指标见表8：
地基岩土有关物理力学参数建议值表 表8
地层 代号 天然 承载力 天然单轴饱和单轴重度 特征值 抗压强度 抗压强度 岩土名称 r kN/m dl+plQ4 粉 土 强风化砂岩 J3P、J3P ③①3抗剪强度 透水性 凝聚力 摩擦系数 C KPa 强 中 5 0 0 弱～中 中 0 8 10 tgф 20 0.32 0.38 0.45 0.30 1:0.25 0.36 1:0.75 1:0.00 临时 1:1.00 边坡 fak kPa 70 300 700 1200 220 500 fr MPa / 8.0 25.0 35.0 / 5.0 frc MPa / / 15.0 22.0 / / 永久 1:1.25 1:0.50 1:0.25 1:0.00 18.0 22.5 23.0 23.5 弱风化砂岩 新鲜砂岩 J③3P、J 中风化砂质泥岩 24.5 ②3P强风化砂质泥岩 24.0
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第五章
天然建筑材料
地表地质调查表明:XX水库大坝附近5km范围内无粘土料，为配合整治设计，勘察中选取了砂岩石渣料场2处、条石料场1处和砂砾石料场1处。各产地均采用平行断面法计算、平均厚度法校核。各产地情况见表8。 天然建筑材料产地情况一览表 表8
天然建材 类 型 产 地 名 称 产地位置 运距 有 用 层 设计 需用量 厚度 储量 无 用 层 厚度 体 积 剥采比 km M 10000 3000 3m M 3m M 20000 0.17:1 33000 1.10:1 6000 4650 0.13:1 0.13:1 3砂砾石料 猫儿坎 条石料 砂 岩 石渣料 金华电航下30 游7km左岸 XX镇XX村8猴儿崖 2.5 社 XX镇XX村8猴儿崖 2.5 社 XX镇打石坝王家嘴 2.5 村6社 3.0 120000 0.5 8.0 30000 6.0 1.0 1.0 13.0 48750 60000 8.0 36000 第一节 石渣料
1、猴儿崖石渣料场：位于XX县XX镇XX村8社，距离大坝约2.5km, 有用层厚度为13.0米、储量48750方，无用层为1.0米，体积为6000方，剥采比为0.13：1，盖山薄，开采方便。有简易公路到大坝。
2、王家嘴石渣料场：位于XX县XX镇打石坝村6社，距离大坝约2.5km, 有用层厚度为8.0米、储量36000方，无用层为1.0米，体积为4650方，剥采比为0.13：1，盖山薄，开采方便。有简易公路到大坝。
两该料场总储量84750方，是设计需用量的1.41倍。
两该料场母岩为侏罗系蓬莱镇组（J3P）河湖相沉积的砂岩：浅灰色，细粒结构，厚层状构造，矿物成份以长石、石英为主，层面富集岩屑和绢云母。表层均有厚1.0米的坡—残积粉质粘土，是农作物和树木根茎的影响范围。
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