6.3　抗滑與抗傾覆穩定驗算

6.3.1　堤壩抗滑與抗傾覆穩定驗算應包括下列內容：

1　堤壩邊坡和地基整體抗滑穩定；

2　護坡底面抗滑穩定、護坡內部穩定；

3　防護墻、防浪墻抗滑、抗傾覆穩定；

4　防護墻基底應力和地基承載力。

6.3.2　堤壩邊坡和地基抗滑穩定可按正常運行條件和非常運行條件進行驗算：

1　正常運行條件穩定驗算指竣工后運行期斷面的抗滑穩定驗算。

2　非常運行條件Ⅰ穩定驗算可分為下列三項：

1）分級加載施工的堤壩，各級加載條件下施工斷面的抗滑穩定驗算；

2）堵口截流堤斷面的抗滑穩定驗算；

3）完建期非龍口段及龍口段堤壩斷面的抗滑穩定驗算。

3　非常運行條件Ⅱ穩定驗算指竣工后運行期的堤壩承受地震等特殊荷載的穩定驗算。

6.3.3　堤壩邊坡和地基抗滑穩定驗算時，應根據工程實際情況確定計算工況及其相應的水位和荷載的最不利組合。各計算工況及其臨海側、背海側水位組合可按表6.3.3采用。

6.3.4　多雨地區的土堤，應根據填筑土的滲透和堤坡防護條件，核算長期降雨期堤坡的抗滑穩定性，其安全系數可按非常運行條件采用。

6.3.5　堤壩邊坡和地基抗滑穩定驗算應符合下列規定：

1　當設計低潮位低于灘涂面高程時，均應采用灘涂面高程作為設計低潮位。

2　地震力的計算方法應按現行行業標準《水工建筑物抗震設計規范》SL 203的有關規定執行。

3　計算土體自重時，水下部分應按浮重度計算，水上部分的堆砌石應按干重度計算，對于土體可采用飽和重度或濕重度計算。

4　滲透力可用簡化的替代重度法，即在計算滑動力矩時，浸潤線以下、設計低水位以上部分可采用飽和重度，但計算抗滑力矩時應采用浮重度。

5　對于堆石截流堤，可將內、外水位與截流堤邊坡的交點以直線連接作為浸潤線位置；對一般堤壩，可取內水位與防滲土體內邊坡的交點和多年平均高潮位與防滲土體外邊坡的交點以直線連接作為浸潤線位置。

6　計算內、外坡抗滑穩定時，可視拋石、砌石體為透水體；潮位升降作為水位驟升驟降處理，可認為堤身閉氣土方浸潤線保持原位置不變。

7　當堤頂有堆載或車輛荷載時，應將其換算成堤身荷載。

6.3.6　堤壩邊坡和地基整體穩定驗算可采用瑞典圓弧滑動法或簡化畢肖普法。采用爆炸置換法軟基處理的海堤宜采用簡化畢肖普法。當堤基存在較薄軟弱土層或傾斜巖面時，宜采用復合滑動面法驗算。

6.3.7　堤壩抗滑穩定分析時宜采用總應力法，當施工歷時較長，地基產生部分固結時，宜采用有效固結應力法和改進總強度法。

6.3.8　瑞典圓弧滑動法計算應符合下列規定（圖6.3.8）：

1　總應力法應按下式計算：

2　有效應力法應按下式計算：

式中：K——抗滑穩定安全系數；

W1i——第i土條浸潤線以上的土體的天然重量（kN）；

W2i——第i土條浸潤線與外坡水位線之間的土體的飽和重量（kN）；

——第i土條浸潤線與外坡水位線之間的土體的浮重量（kN）；

——第i土條外坡水位線以下的土體浮重量（kN）；

αi——通過第i個土條底面中點的徑向線與垂直線的夾角（°）；

φi、ci——第i土條底部土體的內摩擦角（°）、黏聚力（kPa）；

——第i土條底部土體的有效內摩擦角（°）、有效黏聚力（kPa）；

bi——第i土條的寬度（m）；

ui——第i土條底部的孔隙水壓力（kPa）；

γw——水的重度（kN/m3）；

Zi——坡外水位線高出第i土條底面中點的距離（m）。

6.3.9　簡化畢肖普法計算應符合下列規定：

1　總應力法應按下式計算：

2　有效應力法應按下式計算：

6.3.10　有效固結應力法應按下式計算（圖6.3.10）：

式中：Li——第i土條的弧長（m）；

WⅠi——第i土條在地基部分的重量（kN）；

WⅡi——第i土條在堤身部分的重量（kN）；

Uzi——土條底面所在地基土的固結度（%）；

φu、cu——地基土層不固結不排水強度指標（o、kPa）；

φcu——地基土層固結不排水剪求出的內摩擦角（o）；

φⅡ、cⅡi——堤身土層抗剪強度指標（o、kPa），可由三軸固結不排水剪試驗求出；

αi——第i土條底面弧段中點切線與水平線的夾角（o）；

σzi——堤身荷載在第i個土條弧段中點的附加壓力（kPa）；

k1——堤身抗滑力矩折減系數；

k2——堤身強度指標折減系數。

6.3.11　改進總強度法應按下式計算：

式中：Su——由靜力觸探試驗的比貫入阻力或錐尖阻力換算的十字板抗剪強度或直接由十字板剪切試驗得到的抗剪強度（kPa）。

6.3.12　對地基的抗剪強度指標，應根據地基土質條件、工程實際情況和穩定驗算方法等，分別選用室內三軸或直剪試驗的不排水剪切試驗、固結不排水剪切試驗和排水剪切試驗，或采用現場十字板剪力儀所測定的強度指標。各計算工況應按下述方法選取相應的強度指標：

1　當堤壩施工速度較快，地基不發生固結排水時，施工期地基土應取直接快剪試驗強度指標、三軸不固結不排水強度指標或十字板強度指標。對于天然含水量大于60%、強度很低的軟土，宜用十字板強度指標。

2　對于穩定滲流、水位降落及地震等工況，可視為地基土體已固結。當采用總應力法進行穩定分析時，土的抗剪強度指標宜取經飽和后的固結快剪指標試驗強度或三軸固結不排水試驗強度指標；當采用有效應力法進行穩定分析時，土的抗剪強度指標宜取經飽和后的慢剪試驗強度指標或三軸固結排水試驗強度指標。

3　當加荷速率較慢、分期施工或地基設置豎向排水設施時，應按施工期地基固結、土體強度增長的情況計算。

6.3.13　堤身材料的抗剪強度指標應由室內或現場試驗測定。對于拋石材料，也可采用經驗數據，拋石體內摩擦角可取38°～40°；爆破夯實拋石體的內摩擦角可取39°～45°。

6.3.14　在預壓荷載下，正常固結飽和黏性土地基中某一點的抗剪強度可按下式計算：

τft=τf0+UtΔσztanφc　　　（6.3.14）

式中：τft——t時刻該點土的抗剪強度（kPa）；

τf0——地基土的天然抗剪強度（kPa）；

Ut——該點土在t時刻的固結度（%）；

Δσz——預壓荷載引起該點的附加豎向應力（kPa）；

φc——地基土內摩擦角（°），可取固結快剪內摩擦角φcq或固結不排水內摩擦角φcu。

6.3.15　作用在防護墻、防浪墻上的荷載可分為基本荷載和偶然荷載兩類，并應符合下列規定：

1　基本荷載應包括自重，設計潮（水）位時的靜水壓力、揚壓力、風浪壓力、土壓力、冰壓力以及其他出現機會較多的荷載。

2　偶然荷載應包括地震荷載以及其他出現機會較少的荷載。

6.3.16　防護墻、防浪墻可按正常運行條件和非常運行條件進行穩定驗算。各種運行條件下的計算工況及其臨海側、背海側水位組合應符合表6.3.16-1和表6.3.16-2的規定。驗算時應根據實際情況確定計算工況和相應的水位組合。

6.3.17　防護墻、防浪墻的抗滑、抗傾覆穩定安全系數應符合下列規定：

1　防護墻的抗滑穩定安全系數應按下式計算：

式中：Kc——沿墻底面或墻身各水平縫的抗滑穩定安全系數；

∑V——作用于計算面上的垂直合力（kN）；

∑H——作用于計算面以上的水平合力（kN）；

f——沿計算面的摩擦系數。

2　防護墻、防浪墻的抗傾覆穩定安全系數應按下式計算：

式中：Ko——沿墻底面、墻身各水平縫及齒縫的抗傾覆穩定安全系數；

MR——對計算面前趾（或后踵）的抗傾覆力矩（kN·m）；

Mo——對計算面前趾（或后踵）的傾覆力矩（kN·m）。

6.3.18　在各種計算工況下，防護墻、防浪墻的平均基底壓力不應大于地基承載力特征值，最大基底壓力不應大于修正后的地基承載力特征值的1.2倍，最小基底壓力應大于或等于零。

防護墻、防浪墻的最大、最小基底壓力應按下列公式計算：

式中：σmax——最大基底壓力（kPa）；

σmin——最小基底壓力（kPa）；

N——作用于基底面上的垂直合力（kN）；

B——防護墻底面寬度（m）；

e——基底面合力的偏心距（m）。