04-土石坝.ppt

CH.4 土石坝 又称“当地材料坝”，主要由坝址附近的土石料填筑而成。 土坝—以土料、砂、砂砾、卵砾为主，earth dam 堆石坝—以石渣、卵石、爆破石为主，rock-filled dam 一、土石坝的特点 二、土石坝的工作条件 三、土石坝设计的原则要求 四、土石坝的类型 碾压式土石坝的类型 1、均质坝 2、心墙坝 3、斜墙坝 4、斜心墙坝 5、沥青混凝土心墙坝 6、钢筋混凝土面板坝 五、土石坝的构造 六、土石坝的渗流、稳定分析 2. 稳定分析 3. 提高土石坝抗滑稳定性的工程措施 七、土石坝的裂缝 八、地基处理 曲面滑动 滑动面为一顶部陡而底部渐缓的曲面，近似圆弧。稳定分析时以圆弧代替。多发生于粘性土坡中。 折线滑动 滑动面近似为两段折线。多发生于粘性土坡中，如薄心墙坝、斜墙坝坝体。当坝体浸水，折点一般在水面附近。 复式滑动 厚心墙坝、由粘土及非粘土构成的多种土质坝形成复式滑动面。当坝基内有软弱夹层时，滑动面不再往下切，而是沿夹层形成曲、直面组合的复式滑动面。 斜墙滑动 两种土料的接触面上的强度较低，因而斜墙的保护层或者保护层连同斜墙可能产生滑动。 设计土坝—放缓坝坡、提高土石料的填筑标准。 已建土坝： 坝脚加压重或放缓坝坡—迫使滑动土体受到阻滞，既增大滑动土体重量，也增大抗滑体抗力 加强防渗、导渗措施—降低坝体浸润线和渗透压力，即降低滑动力 加固地基—包括设置地基防渗体、排水减压措施 1. 类型及其成因 (1) 干缩和冻融裂缝 干缩缝：土体表面失去水分收缩，而土体内部不收缩或收缩甚微，表层土体受约束产生拉应力，形成裂缝。常见于含水量较高、薄膜水较厚的细粒土体。 冻融裂缝：土体冻结后，气温骤降，表层土体发生收缩，受到内部未降温土体约束产生拉应力，在表层形成裂缝。常见于含水量较高的细粒土体。 仅限于表层土体，不至威胁大坝的安全。 (2) 变形裂缝 主要由不均匀沉降所引起。由于不均匀变形，在坝的某些部位产生较大的拉应变和剪应变，因而产生裂缝。这种裂缝一般规模较大，并深入坝体，是破坏坝体完整性的主要裂缝。特别是防渗体的拉伸缝，对坝的威胁很大，应尽量避免。 变形裂缝——纵向裂缝、横向裂缝、水平裂缝 纵向裂缝 缝的走向平行于坝轴线。多出现于坝坡，有时也出现在坝坡，也可能出现在坝的内部。缝的宽度往往较大。这种缝是由横向不均匀变形引起的。 横向裂缝 缝的走向垂直于坝轴线。多出现于局部变化地形、岸坡陡峭、坝体埋有刚性建筑物的、易出现局部拉伸的区域。这种缝是由于坝轴线方向的纵向不均匀变形引起的。横缝常贯穿防渗体，对坝的危害很大。 水平裂缝 多发生在窄心墙坝中。它是由于坝体和坝基的不均匀沉降引起的，是一种内部裂缝。有时贯穿上下游，形成集中渗水通道。这种缝不易发现，往往出现事故后才知道，对危害性很大。 由于坝体非粘性土沉降速度快，较早达到稳定。而粘土心墙由于固结速度慢，沉降还在继续。坝壳通过心墙接触面的摩擦力作用阻止心墙沉降，形成心墙拱效应。拱效应使心墙的垂直应力减小，如果拱效应过大，使垂直应力由压变拉，超过土体的强度，会产生水平裂缝。 (3) 滑坡裂缝 滑坡引起的裂缝，在顶部呈张开缝、底部隆起处产生许多细小裂缝。这种缝延伸较长、较深、较宽，有较大的错距。这是坝失稳前，滑动体开始发生位移时，在周界上出现的缝，是滑坡的前兆。 (4) 水力劈裂缝 在孔隙水压力作用下，土体局部有效应力减小到零以下时，由于拉伸破坏所形成。在水压减退后张开的裂缝也可以自行闭合。水力劈裂多发生于水库初次蓄水时，是一种危害性很大的裂缝。 ①心墙拱效应使心墙的垂直压力降低到该处的孔隙水压力时，会因水力劈裂产生水平裂缝。因其他原因而产生的水平裂缝也可能因水力劈裂作用而扩展。②有时对防渗体进行灌浆时，在灌浆压力的作用下 ，也可能出现水力劈裂。③在防渗体与基岩表面局部不平整处也会产生拱效应，从而使防渗体与基岩的接触压力降低，当压应力小于孔隙水压力时，造成水力劈裂。 美国提堂坝失事 2. 裂缝的防治措施 (1) 设计方面 选择合适的地形和有利的地质条件，并进行处理 合理设计土石坝的剖面和细部 选择适宜的土料，采用合理的参数 (2) 施工方面 严格控制土料的密实度、含水量、颗粒组成 精心碎土、压实，避免过大的沉降和变形 (3) 运行管理方面 库水位骤升、骤降，易导致坝体开裂 初次蓄水，水位上升不宜过快 施工期、运行期，定期观测 及时分析观测资料 已有裂缝，加强监测、分析原因，及时处理 3. 裂缝的处理 (1) 表面干缩缝 砂土填塞，以低塑性土封填表面、夯实，防止雨水渗入冲蚀 (2) 浅层裂缝 按表面干缩缝处理，或开挖重填 (3) 深部裂缝 灌浆处理，灌浆材料常用粉质壤土或黄土（含较多粉砂，少量中、细砂，塑性指数10左右），以减少缝的固结收缩 浅——