Page 100 - 2023年第54卷第7期

为沿滑裂面剪切破坏、抗力体挤压破坏、抗力体隆起破坏三种。丁泽霖等 ［１２］ 通过开展地质力学模型试
验研究，得到了重力坝深层滑动破坏模式为：滑裂面断层内部产生相互贯通的节理裂隙，坝体与地基
呈现出向下游滑动失稳的趋势。涂劲等 ［１３］ 通过对重力坝开展的非线性有限元深层抗滑稳定研究，揭示
了由于基岩内部软弱结构面的存在和变形而使地基逐步破坏并导致坝体和地基最终失稳的机理。陈祖
煜等 ［１４ － １５］ 通过将可靠度分析和单一安全系数方法互补的具体途径应用于分项系数的标定中，用于解决
后续重力坝的深层抗滑稳定问题。
上述重力坝抗滑稳定研究方法为解决 ＣＳＧ坝抗滑稳定问题提供了大量基础。为了更好地将双斜滑
动面地基对 ＣＳＧ坝破坏模式的影响直观呈现出来 ［１６］ ，本文分别建立典型均质地基、断裂双斜滑动面
地基和发育完全双斜滑动面地基条件下的 ＣＳＧ坝模型，对其开展三维地质力学模型试验和有限元模拟
研究 ［１７ － ２０］ ；通过对比坝体、坝基的变形特征，探讨地基发生剪切破坏、沉降及形成滑移通道等造成的
ＣＳＧ坝深层抗滑稳定问题，获得三种地基形式下模型的破坏超载安全系数，分析不同发育程度的双斜
滑动面地基对 ＣＳＧ坝破坏模式的影响。试验结果有助于深入分析不同地基下 ＣＳＧ坝的工程特性差异，
对 ＣＳＧ坝后续的发展有重要的理论意义。

２ 试验方案

３
２．１ 工程概况 试验以位于山西省黑水河上游段的守口堡大坝为对象，其总库容约为 ９８０万 ｍ ，工
程等级为Ⅳ，坝顶高程为 １２４３．６ｍ，最大坝高 ６１．６ｍ。坝址区河谷为 Ｕ型河谷，地势较为平坦，河谷
覆盖层为卵石混合土。同时，坝址区内地质结构完好，主要为一些小型断层及节理裂隙，无明显断
距，无碎裂泥质、岩土充填。坝基强风化层厚度为 ０．９０～５．００ｍ，弱风化层厚度为 ４．３０～８．７５ｍ。坝基
覆盖层厚度较小，下伏岩基无软弱夹层和明显的断裂发育，皆不存在深层滑动和浅层滑动问题，可近
似看作地质条件较好的均质地基 ［２］ 。
然而，地基内常存在两条或者多条互相交错的断层或软弱结构夹层，构成复杂的双斜滑动面。当
坝基内部存在不利的缓倾角软弱结构面时，在水荷载持续作用下，坝体可能会连同岩基在软弱结构面
产生滑移，这是影响大坝失事的主要因素之一。因此，需要分析双斜滑动面地基对 ＣＳＧ坝的破坏影
响。但 ＣＳＧ坝永久工程建造尚少，目前在建造过程中还没有遇到典型双斜滑动面的地质条件。本文在
假设的前提下，设计以山西守口堡大坝断面为 ＣＳＧ坝、龙门山褶断带前山构造带的北段为地基条件，
以此来模拟 ＣＳＧ坝遇到深层抗滑稳定问题时的超载破坏情况。选取的双斜滑动面地基位于四川省龙门
山褶断带前山构造带的北段，处于 Ｆ５与 Ｆ７断层之间，区内主要构造线呈 ＮＥ—ＳＷ 向展布。坝区内断
裂构造发育，褶皱发育次之，形成了以东北向为主的断裂。地基岩体中存在的地质构造缺陷及熔岩地
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质缺陷是影响坝基抗滑稳定、坝基渗漏与坝基岩体变形的主要工程地质问题。挑选 １８、１９段地基，
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１８地基为发育完全的双斜滑动面地基；１９地基地质条件相对 １８地基稍好，为断裂的双斜滑动面地基
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（后续均用 １８坝段代替发育完全的双斜滑动面地基，１９坝段代替断裂的双斜滑动面地基）。１８、１９
地基内部存在 ２条缓倾断层 ｆ１１４、ｆ１１５，３条陡倾断层 １０ｆ２、Ｆ３１、Ｆ１１，以及 ５条层间错动带 ＪＣ６ － Ｂ、
ＪＣ７ － Ｂ、ＪＣ６０ － Ｂ、ＪＣ２ － Ｃ、ＪＣ２１ － Ｃ ［１２］ 。
２．２ 相似指标选取 地质力学模型试验是以相似理论为基础，将发 生 在 工 程 结 构 和 地 质 环 境 上 的
表征现象，按相似比尺经缩小（或 放 大 ）后 在 模 型 上 模 拟， 并 将 模 型 中 测 到 的 物 理 量 按 照 相 似 比
尺换算为原型物理量，采用模型试验结果来研究原型的工作性态和稳定安全度，并通过分析研 究
模型变形分布特性、破坏模式和破坏机理，研究原型发生破坏、失稳的条件从而达到预测及加 固
的目的 ［１７ － １８］ 。
本研究考虑到水工结构模型实验室的场地及模型观测精确度的问题，确定模型试验中的几何比尺
为 Ｃ ＝ １００ ；一般选取容重比尺为 Ｃ ＝ １．０ ，其他物理力学参数的相似比就可根据相似关系式推导得
Ｌ
γ
出，地质力学模型试验中物理量的相似常数比见表 １。
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