混凝土与基岩接触面抗剪断摩擦系数

浅谈混凝土坝坝基岩体力学参数
篇一:混凝土与基岩接触面抗剪断摩擦系数

浅谈混凝土坝坝基岩体力学参数

中水东北勘测设计研究有限责任公司地质处

二oo八年一月

目 录

1、坝基岩体力学参数

2、SDJ21-78（试行）的补充规定送审稿的岩石工程分级 3、送审稿对于坝体混凝土与基岩接触面抗剪参数的依据和确定。

3.1依据 3.2确定

4、设计规范与勘察规范相比较

4.1分类指标及岩体特征

4.1.1分类指标 4.1.2岩体特征

4.2混凝土与岩体面抗剪参数

5、坝体岩体抗剪强度试验值，建议值与地质规范相比较

6、岩体变形模量试验 7、小结

1、坝基岩体力学参数

混凝土坝基岩体与混凝土接触面和岩体抗剪参数表1－1。

混凝土坝设计规范提出岩体与混凝土接触面抗剪断参数是根据I、II类岩体试验值（峰值平均值）打了折扣提出的，III、IV类岩体逐级下降。岩体抗剪断参数未见说明，II~IV类围岩与公路设计规范基本一致。

2、SD21-78（试行）的补充规定送审稿的岩石工程分级

坝体混凝土与基岩接触面抗剪断参数计算值表2－1。

表2－1

3、送审稿对于坝体混凝土与基岩接触面抗剪断参数的依据和确定

3.1依据

1）将近年来及以往国内40个大、中型水利水电工程，百余组混凝土与基岩接触面统计，将表列f ′、C′值，若基岩内无软弱夹层或软弱结构面时，中等以上岩石与150#混凝土以上接触面的抗剪断强度比较集中f ′=1.0~1.5 ，C′=3.0~15 Kg/cm2。C′值较低者多数为软弱岩体，例如大化坝基的泥岩夹灰岩，八盘峡坝基的粘土质砂岩以及葛洲坝的粘土质粉砂岩等。

2）梅剑云统计56个工程148组混凝土与坚硬岩石胶结面的试验

资料，提出保证率95%时，f ′=1.25~1.52 ，C′=12.40~15.33 Kg/cm2。（I、II）

3）英国哈兰法•林克统计16个国家55组混凝土与基岩基础面的抗剪试验，除去泥灰岩、强风化岩石、岩石节理或层理等很低且分散时，大多数f ′=1.0~1.5 ，C′=4~16 Kg/cm2。

4）前苏联尤••何•菲什曼统计了23个工程30组试验成果， f ′=1.0~1.5， C′=4~16 Kg/cm2。

5）美国垦务局77年“混凝土重力坝设计准则”，认为混凝土与岩石接触面及岩石内部的凝聚力和内摩擦力，都由实验和现场试验来测定，但仍以室内试验为主，现场只做少量节理面抗剪强度试验，还认为较完整岩石与混凝土之间的抗剪强度一般不是控制面，可以采用混凝土之间的指标f ′=1.0，C′值为0.1混凝土抗压强度（一般说C′值偏大，我国提出0.065~0.070）。

6）日本相当于我国中等及以上岩石抗剪断强度f ′=0.8~1.43 C′=2.0~4 MPa，（日本混凝土强度为300#，我国为150~200#）。 总体中等以上岩石的f ′、C′比较接近。

3.2确定

依据《水利水电工程地质勘察规范GB50287-99》、《水利水电工程岩石试验规程Sl264-2001》、《水利水电坝基岩石开挖施工规范》等规范岩块单轴饱和抗压强度大于600Kg/cm2，变形模量超过10×104Kg/cm2好岩石，前述坚硬岩石与混凝土胶结面的抗剪断强度指标f ′=1.25~1.52 ，C′=12.40~15.3 Kg/cm2（峰值平均值，下同）。将好

混凝土重力坝设计规范word版
篇二:混凝土与基岩接触面抗剪断摩擦系数

对应的旧标准:SDJ 21-83

P59混凝土与基岩接触面抗剪断摩擦系数。

备案号：J18—2000

中华人民共和国电力行业标准

P

DL 5108—1999

混凝土重力坝设计规范

Design specification for concrete gravity dams

主编单位：国家电力公司华东勘测设计研究院

批准部门：中华人民共和国国家经济贸易委员会

批准文号：国经贸电力［2000］164号

2000－02－24发布 2000

－07－01实施

中华人民共和国国家经济贸易委员会 发布

前 言

《混凝土重力坝设计规范》于1978年首次发布，1984年作了局部修订，本次根据原水利电力部水利水电规划设计院(86)水规设字第3号文的要求及GB50199—1994《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》(简称《水工统标》)规定的原则全面修订。

本规范对混凝土重力坝设计作出了规定。通过本规范的实施，在混凝土重力坝的设计中贯彻国家的有关技术经济政策，做到安全实用、经济合理、技术先进、确保质量。 本规范对SDJ21—1978《混凝土重力坝设计规范》及其1984年补充规定(简称《原规范》)在以下几方面作了重大修订：

1) 结构设计采用概率极限状态设计原则，以分项系数极限状态设计表达式替代《原规范》采用的定值法的计算原则和方法；

2) 修订了坝基岩体分类，提供了岩体与混凝土接触面、岩体、坝基深层结构面、混凝土层面的抗剪断强度参数值；

3) 增加了坝基深层抗滑稳定分析方法和极限状态设计表达式；

4) 对重力坝结构分析增加了有限元方法，并提出了设计控制标准；

5) 增补了多种消能型式设计和坝身泄水孔无压、有压段的体型设计；

6) 修订了坝基处理标准，包括建基面和帷幕灌浆控制标准；

7) 采用混凝土强度等级取代了混凝土标号；

8) 增补防止坝体裂缝的措施；

9) 增加了碾压混凝土重力坝设计内容。

本规范替代SDJ21—1978《混凝土重力坝设计规范》及其1984年补充规定；并替代DL／T5005—1992《碾压混凝土坝设计导则》。

本规范必须与按照《水工统标》制修订的其它规范配套使用。

本规范中所列的附录都是标准的附录。

本规范由国家电力公司水电水利规划设计总院提出修订并归口。

本规范起草单位：国家电力公司华东勘测设计研究院、水利部、国家电力公司上海勘测设计研究院。

本规范的主要起草人：韩祖恒、苗琴生、聂广明、黄东军、曹泽生、朱大钧、柏宝忠。

本规范由水电水利规划设计总院负责解释。

目 次

前 言

1 范围

2 引用标准

3 总则

4 术语、符号

5 重力坝布置

6 坝体结构和泄水建筑物型式

7 泄水建筑物的水力设计

8 结构计算基本规定

9 坝体断面设计

10 坝基处理设计

11 坝体构造

12 坝体防裂及温度控制

13 观测设计

附录A (标准的附录) 堰面曲线、堰面压力及反弧段半径

附录B (标准的附录) 坝身泄水孔体型设计

附录C (标准的附录) 水力设计计算公式

附录D (标准的附录) 坝基、坝体抗滑稳定抗剪

断参数值

附录E (标准的附录) 实体重力坝的应力计算公式

附录F (标准的附录) 坝基深层抗滑稳定计算

附录G (标准的附录) 坝体温度和温度应力计算

条文说明

1 范 围混凝土与基岩接触面抗剪断摩擦系数。

本规范规定了重力坝的布置、结构计算、设计原则、温度控制和观测等技术要求。 本规范适用于水利水电大、中型工程岩基上的1、2、3级混凝土重力坝的设计，4、5级混凝土重力坝设计可参照使用。对于坝高大于200m的混凝土重力坝设计，应作专门研究。

2 2 引用标准

3 3

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成本标准的条文。在标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB50199—94 水利水电工程结构可靠度设计统一标准

GB50201—94 防洪标准

DL／T5039—95 水利水电工程钢闸门设计规范

DL／T5057—1996水工混凝土结构设计规范

DL5073—1997 水工建筑物抗震设计规范

DL5077—1997 水工建筑物荷载设计规范

DL／T5082—1998水工建筑物抗冰冻设计规范

SD105—82 水工混凝土试验规程

SD303—88 水电站进水口设计规范

SDJ12—1978 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(山区、丘陵区部分) (试行)

及补充规定

SDJ336—89 混凝土大坝安全监测技术规范(试行)

SL48—94 水工碾压混凝土试验规程

3 总 则

3.0.1 本规范是根据GB50199规定的原则制定的。

3.0.2 在本规范中未涉及的部分应执行本行业或其它行业相应的设计规范。

3.0.3 混凝土重力坝按其坝高分为低坝、中坝和高坝。坝高在30m以下为低坝，坝高在30m～70m为中坝，坝高在70m以上为高坝。

4 术语、符号

4.1 术 语

4.1.1 坝高dam height

建基面的最低点(不包括局部深槽、井或洞) 至坝顶的高度。

4.1.2 混凝土实体重力坝concrete solid gravity dam

整个坝体除若干小空腔外均用混凝土填筑的重力坝。

4.1.3 碾压混凝土重力坝roller compacted concrete gravity dam

将干硬性的混凝土拌和料分薄层摊铺并经振动碾压密实而成的重力坝。

4.1.4 混凝土空腹重力坝concrete hollow gravity dam

在坝的腹部沿坝轴线方向布置有大尺度空腔的混凝土重力坝。

4.1.5 混凝土宽缝重力坝concrete slotted gravity dam

两个坝段之间的横缝中部扩宽成空腔的混凝土重力坝。

4.1.6 宽尾墩endflared pier

后段加宽成鱼尾状的溢流坝闸墩。

4.1.7 联合消能combined energy dissipation

指宽尾墩与挑流鼻坎、宽尾墩与底流消力池、宽尾墩与戽式消力池等联合运用消能。

4.1.8 扭曲式挑坎distorted type flip bucket

底面扭曲、坎顶不等高并与流向成一定夹角的挑坎。

4.1.9 窄缝式挑坎slittype flip bucket

急流出口处的泄槽边墙急剧收缩形成窄缝的挑坎。

4.1.10 气温骤降sudden temperature drop

日平均气温在2d～6d内连续下降超过5℃者为气温骤降或寒潮。

4.1.11 基础温差foundation temperature difference

指基础约束区范围内，混凝土最高温度与该部位稳定温度之差。

4.2 符 号

4.2.1 分项系数极限状态设计

 γ0——结构重要性系数；

 ψ——设计状况系数；

S(·) ——作用效应函数；

R(·) ——结构抗力函数；

Ss(·) ——作用效应短期组合时的效应函数；

Sl(·) ——作用效应长期组合时的效应函数；

 GK——永久作用的标准值；

 γG——永久作用的分项系数；

 QK——可变作用的标准值；

γQ——可变作用的分项系数；

AK——偶然作用的代表值；

aK——几何参数的标准值；

fK——材料性能的标准值；

γm——材料性能的分项系数；

γd1——承载能力极限状态基本组合的结构系数；

γd2——承载能力极限状态偶然组合的结构系数；

C1——正常使用极限状态短期组合的结构功能限值；

C2——正常使用极限状态长期组合的结构功能限值；

ρ——可变作用的长期组合系数。

4.2.2 几何特征

T——坝体计算截面沿上、下游方向的长度(TR、Tc分别为坝基面、计算层面的长度) ；  m1——上游坝坡；

m2——下游坝坡；

A——坝体计算水平截面的面积(AR、Ac分别为坝基面、计算层面的面积) ； J——坝体计算水平截面对于其形心轴的惯性矩(JR、Jc分别为坝基面、计算层面对形心轴的惯性矩) ；

B——溢流堰净宽；

D——孔口高；

Ak——孔口出口处的面积；

R——反弧半径；

h——浇筑块高度；

l——浇筑块长边长度。

4.2.3 材料性能

ER——基岩变形模量；

Ec——混凝土的弹性模量；

μ——混凝土泊松比；

γr——岩石的重度；

γw——水的重度；

γc——混凝土的重度；

Cc——混凝土的比热；

Cw——水的比热；

ε——混凝土的极限拉伸值；

λc——混凝土的导热系数；

ac——混凝土的导温系数；

βc——混凝土的表面放热系数；

α——混凝土的温度膨胀系数；

C——混凝土强度等级符号；

fc——混凝土抗压强度设计值；

f′R——坝体混凝土与基岩接触面的抗剪断摩擦系数；

f′c——坝体混凝土层面的抗剪断摩擦系数；

f′d——坝基岩体结构面的抗剪断摩擦系数；

c′R——坝体混凝土与基岩接触面的抗剪断黏聚力；

c′c——坝体混凝土层面的抗剪断黏聚力；

c′d——坝基岩体结构面的抗剪断黏聚力。

4.2.4 作用及作用效应

ΣW——计算截面上全部法向作用之和；

G——基岩法向作用；混凝土与基岩接触面抗剪断摩擦系数。

ΣP——计算截面上全部切向作用之和；

ΣM——计算截面上全部作用(包括法向和切向) 对计算截面形心轴的力矩之和； ζx——水平正应力；

ζy——垂直正应力；

η——剪应力；

ζ1、ζ2——主应力；

p、p′——计算截面上、下游坝面所受的水压力；

U——扬压力；

4.2.5 计算参数

H——上、下游水位差；

H1——上游水深；

H2——下游水深；

Δh——坝顶距水库静水位的高度；

h1%——波高；

hz——波浪中心线至水库静水位的高度；

hc——超高；

水利工程设计常用计算公式
篇三:混凝土与基岩接触面抗剪断摩擦系数

水利常用专业计算公式

一、枢纽建筑物计算

1、进水闸进水流量计算：Q=B0δεm（2gH0）

式中：m —堰流流量系数

ε—堰流侧收缩系数

2、 明渠恒定均匀流的基本公式如下：

流速公式：

u＝CRi

流量公式

Q＝Au＝ACRi

流量模数

K＝ACR

式中：C—谢才系数，对于平方摩阻区宜按曼宁公式确定，即

31/2

C＝11/6Rn

R—水力半径（m）；

i—渠道纵坡；

A—过水断面面积（m2）；

n—曼宁粗糙系数，其值按SL 18确定。

3、水电站引水渠道中的水流为缓流。水面线以a1型壅水曲线和b1型落水曲线最为常见。求解明渠恒定缓变流水面曲线，宜采用逐段试算法，对棱柱体和非棱柱渠道均可应用。逐段试算法的基本公式为

2a2v2av211h22gh12g△x= i-f

式中：△x——流段长度（m）；

g——重力加速度（m/s²）；

h1、h2——分别为流段上游和下游断面的水深（m）；

v1、v2——分别为流段上游和下游断面的平均流速（m/s）；

a1、a2——分别为流段上游和下游断面的动能修正系数；

if——流段的平均水里坡降，一般可采用

222hfv1n2v1-1n122

4/3 ifif1if2或if4/32x2R1R2 

； 式中：hf——△x段的水头损失（m）

n1、n2——分别为上、下游断面的曼宁粗糙系数，当壁面条件相同时，则n1=n2=n； R1、R2——分别为上、下游断面的水力半径（m）；

A1、A2——分别为上、下游断面的过水断面面积（㎡）；

4、各项水头损失的计算如下：

（1）沿程水头损失的计算公式为

222v1n2xn12v2hf4/34/32RR21 

（2）渐变段的水头损失，当断面渐缩变化时，水头损失计算公式为：

2v2v12 hωhchffc2g2gifL 

5、前池虹吸式进水口的设计公式

（1）吼道断面的宽高比：b0/h0=1.5—2.5；

（2）吼道中心半径与吼道高之比：r0/h0=1.5—2.5；

（3）进口断面面积与吼道断面面积之比：A1/A0=2—2.5；

（4）吼道断面面积与压力管道面积之比：A0/AM=1—1.65；

（5）吼道断面底部高程（b点）在前池正常水位以上的超高值：△z=0.1m—0.2m；

（6）进口断面河吼道断面间的水平距离与其高度之比：l/P=0.7—0.9；

6、最大负压值出现在吼道断面定点a处，a点的最大负压值按下式确定：

hB、ah02

2ghwp*

式中：—前池内正常水位与最低水位之间的高差（m）；

h0—吼道断面高度（m）；

h*w—从进水口断面至吼道断面间的水头损失（m）； p/—因法向加速度所产生的附加压强水头（m）。

2附加压强水头按下式计算： 2*001p/2g002 

式中：0—吼道断面中心半径（m）

计算结果，须满足下列条件：

混凝土与基岩接触面抗剪断摩擦系数

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