水工建筑物 (2)

1、 檢驗(yàn)壩的初選形式與尺寸，確定滲流力以檢驗(yàn)壩的初選形式與尺寸，確定滲流力以核算壩坡穩(wěn)定。核算壩坡穩(wěn)定。 進(jìn)行進(jìn)行防滲布置防滲布置與與土料配置土料配置，根據(jù)壩內(nèi)的滲，根據(jù)壩內(nèi)的滲流參數(shù)與逸出坡降，檢驗(yàn)土體的滲流穩(wěn)定，防流參數(shù)與逸出坡降，檢驗(yàn)土體的滲流穩(wěn)定，防止發(fā)生管涌和流土，確定壩體及壩基中防滲體止發(fā)生管涌和流土，確定壩體及壩基中防滲體和排水設(shè)施。和排水設(shè)施。 確定通過(guò)壩及兩岸的確定通過(guò)壩及兩岸的滲流量滲流量并設(shè)計(jì)并設(shè)計(jì)排水排水系系統(tǒng)的容量。統(tǒng)的容量。一、滲流分析內(nèi)容：一、滲流分析內(nèi)容：u確定壩體浸潤(rùn)線及下游出逸點(diǎn)的位置，繪制確定壩體浸潤(rùn)線及下游出逸點(diǎn)的位置，繪制壩體及壩基內(nèi)的等勢(shì)線分布圖或流網(wǎng)

2、圖。壩體及壩基內(nèi)的等勢(shì)線分布圖或流網(wǎng)圖。u確定壩體與壩基的滲流量。確定壩體與壩基的滲流量。u確定壩體出逸段與下游壩基表面的出逸坡降，確定壩體出逸段與下游壩基表面的出逸坡降，以及不同土層間的滲透比降。以及不同土層間的滲透比降。u確定庫(kù)水位降落時(shí)上游壩坡內(nèi)的浸潤(rùn)線位置確定庫(kù)水位降落時(shí)上游壩坡內(nèi)的浸潤(rùn)線位置或孔隙壓力。或孔隙壓力。u確定壩肩的等勢(shì)線、滲流量或滲透比降。確定壩肩的等勢(shì)線、滲流量或滲透比降。二、滲流分析方法二、滲流分析方法（1 1）解析法：包括流體力學(xué)法和水力學(xué)法；）解析法：包括流體力學(xué)法和水力學(xué)法；（2 2）手繪流網(wǎng)法：一種圖解方法，繪制方便；）手繪流網(wǎng)法：一種圖解方法，繪制方便；（3

3、 3）實(shí)驗(yàn)法：采用電模擬實(shí)驗(yàn)解決三維問(wèn)題；）實(shí)驗(yàn)法：采用電模擬實(shí)驗(yàn)解決三維問(wèn)題；（4 4）數(shù)值法：采用有限元分析。）數(shù)值法：采用有限元分析。上游正常蓄水位與下游相應(yīng)的最低水位；上游正常蓄水位與下游相應(yīng)的最低水位；上游設(shè)計(jì)洪水位與下游相應(yīng)的水位；上游設(shè)計(jì)洪水位與下游相應(yīng)的水位；上游校核洪水位與下游相應(yīng)的水位；上游校核洪水位與下游相應(yīng)的水位；庫(kù)水位降落時(shí)上游壩坡穩(wěn)定最不利的情況。庫(kù)水位降落時(shí)上游壩坡穩(wěn)定最不利的情況。u壩體土是均質(zhì)的，壩內(nèi)各點(diǎn)在各個(gè)方向的壩體土是均質(zhì)的，壩內(nèi)各點(diǎn)在各個(gè)方向的滲透系數(shù)相同；滲透系數(shù)相同；u滲流屬穩(wěn)定流，看作平面問(wèn)題；滲流屬穩(wěn)定流，看作平面問(wèn)題；u滲流是層流，符合達(dá)西定

4、律：滲流是層流，符合達(dá)西定律：v=KJv=KJu滲流是漸變流，過(guò)水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的坡降和滲流是漸變流，過(guò)水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的坡降和流速是相等的。流速是相等的。二、滲流基本公式二、滲流基本公式 假定：任一鉛直假定：任一鉛直過(guò)水?dāng)嗝鎯?nèi)各點(diǎn)的滲過(guò)水?dāng)嗝鎯?nèi)各點(diǎn)的滲透坡降相等。透坡降相等。 平均平均 流速：流速： 單寬單寬 流量：流量：自上游向下游積分：自上游向下游積分：自上游向區(qū)域中自上游向區(qū)域中某點(diǎn)積分：某點(diǎn)積分： 三、不透水地基上的滲流計(jì)算三、不透水地基上的滲流計(jì)算 1 1、均質(zhì)壩的滲流計(jì)算、均質(zhì)壩的滲流計(jì)算 2020世紀(jì)世紀(jì)2020年代前蘇聯(lián)學(xué)者提出，以浸潤(rùn)線兩端年代前蘇聯(lián)學(xué)者提出，以浸潤(rùn)線兩端為分界線，

5、將均質(zhì)土壩分為為分界線，將均質(zhì)土壩分為3 3段：上游楔形體、中段：上游楔形體、中間段和下游楔形體，分別列出計(jì)算公式，再根據(jù)水間段和下游楔形體，分別列出計(jì)算公式，再根據(jù)水流連續(xù)原理求解，稱(chēng)為流連續(xù)原理求解，稱(chēng)為“三段法三段法”。 (1)下游無(wú)排水下游無(wú)排水 用一個(gè)等效矩形體代替上游楔形體，把此矩形體與原三用一個(gè)等效矩形體代替上游楔形體，把此矩形體與原三段法的中間段和而為一，成為第一段，下游楔形體為第二段。段法的中間段和而為一，成為第一段，下游楔形體為第二段。虛擬上游面為鉛直的，距原壩坡與設(shè)計(jì)水位交點(diǎn)虛擬上游面為鉛直的，距原壩坡與設(shè)計(jì)水位交點(diǎn)A A的水平距的水平距離為離為L(zhǎng):L: 上式根據(jù)流體力學(xué)

6、和電擬試驗(yàn)得到，式中上式根據(jù)流體力學(xué)和電擬試驗(yàn)得到，式中m m1 1為上游壩坡為上游壩坡坡度；坡度；H H1 1為上游水深。為上游水深。1)1)上游壩段計(jì)算上游壩段計(jì)算通過(guò)上游段的滲流量通過(guò)上游段的滲流量: :2)2)下游壩段計(jì)算下游壩段計(jì)算下游水位以上單寬滲流量下游水位以上單寬滲流量: :下游水位以下單寬滲流量下游水位以下單寬滲流量: : 通過(guò)下游壩體通過(guò)下游壩體 總單寬流量總單寬流量: : 根據(jù)水流連續(xù)條件根據(jù)水流連續(xù)條件: q: qq q1 1q q2 2 聯(lián)立以上兩式，可求得聯(lián)立以上兩式，可求得a a0 0和和q q。浸潤(rùn)線方程可以用浸潤(rùn)線方程可以用式式(48）求得，求出后還應(yīng)求得，求

7、出后還應(yīng)對(duì)浸潤(rùn)線進(jìn)口進(jìn)行修正：自對(duì)浸潤(rùn)線進(jìn)口進(jìn)行修正：自A A點(diǎn)引與壩坡點(diǎn)引與壩坡AMAM正交正交的平滑曲線，曲線下端與計(jì)算所得的浸潤(rùn)線相的平滑曲線，曲線下端與計(jì)算所得的浸潤(rùn)線相切于切于AA。 當(dāng)下游無(wú)水時(shí)，各式中的當(dāng)下游無(wú)水時(shí)，各式中的H H2 2=0=0。 壩體為貼坡排水對(duì)壩身浸潤(rùn)線位置沒(méi)有影響，壩體為貼坡排水對(duì)壩身浸潤(rùn)線位置沒(méi)有影響，計(jì)算方法與下游無(wú)排水相同。計(jì)算方法與下游無(wú)排水相同。 (2)下游有褥墊排水下游有褥墊排水 根據(jù)流體力學(xué)計(jì)算表面，浸潤(rùn)線可由一通過(guò)根據(jù)流體力學(xué)計(jì)算表面，浸潤(rùn)線可由一通過(guò)E點(diǎn)并以排水起點(diǎn)為焦點(diǎn)的拋物線來(lái)表示。可得點(diǎn)并以排水起點(diǎn)為焦點(diǎn)的拋物線來(lái)表示?？傻脪佄锞€的公

8、式為：拋物線的公式為： (3)下游棱體排水下游棱體排水 當(dāng)下游無(wú)水時(shí)和褥墊當(dāng)下游無(wú)水時(shí)和褥墊式相同，下游有水時(shí)，可式相同，下游有水時(shí)，可將下游水面以上部分按照將下游水面以上部分按照無(wú)水情況處理。即無(wú)水情況處理。即: : 2.2.心墻壩的滲流計(jì)算心墻壩的滲流計(jì)算 心墻土料的滲透系數(shù)很小，比壩殼小心墻土料的滲透系數(shù)很小，比壩殼小10E410E4倍以上，倍以上，可不考慮上游楔形體降落水頭的作用。下游壩殼的浸可不考慮上游楔形體降落水頭的作用。下游壩殼的浸潤(rùn)線也較平緩，水頭損失主要在心墻部位。下游有排潤(rùn)線也較平緩，水頭損失主要在心墻部位。下游有排水時(shí)，可假定浸潤(rùn)線的出逸點(diǎn)為下游水位與堆石內(nèi)坡水時(shí)，可假定

9、浸潤(rùn)線的出逸點(diǎn)為下游水位與堆石內(nèi)坡的交點(diǎn)的交點(diǎn)A A。 將心墻簡(jiǎn)化為等厚將心墻簡(jiǎn)化為等厚的矩形的矩形. .聯(lián)立求解聯(lián)立求解h h、q q 3.3.斜墻壩的滲流計(jì)算斜墻壩的滲流計(jì)算 將斜墻簡(jiǎn)化為等厚的矩形，則可求通過(guò)斜墻將斜墻簡(jiǎn)化為等厚的矩形，則可求通過(guò)斜墻的單寬流量的單寬流量q q1 1和斜墻壩殼的單寬流量和斜墻壩殼的單寬流量q q2 2，聯(lián)立求，聯(lián)立求得得h h和和q q。 四、有限深透水地基上的滲流計(jì)算四、有限深透水地基上的滲流計(jì)算 1 1、均質(zhì)壩、均質(zhì)壩 均質(zhì)壩透水地基深度為均質(zhì)壩透水地基深度為T(mén) T，滲透系數(shù)為，滲透系數(shù)為K KT T，壩體，壩體滲透系數(shù)為滲透系數(shù)為k k，可將壩體和壩

10、基分開(kāi)計(jì)算。壩體部分，可將壩體和壩基分開(kāi)計(jì)算。壩體部分按不透水地基計(jì)算；再假定壩體不透水，計(jì)算壩基按不透水地基計(jì)算；再假定壩體不透水，計(jì)算壩基的滲流量；兩者相加。的滲流量；兩者相加。下游無(wú)水時(shí)，通過(guò)壩體和壩基的單寬流量：下游無(wú)水時(shí)，通過(guò)壩體和壩基的單寬流量：下游有水時(shí)，通過(guò)壩體和壩基的單寬流量：下游有水時(shí)，通過(guò)壩體和壩基的單寬流量：2 2、心墻壩、心墻壩 聯(lián)立求得聯(lián)立求得q q和和h h。浸潤(rùn)線方程：。浸潤(rùn)線方程： 近似認(rèn)為上游壩殼中無(wú)水頭損失，滲流近似認(rèn)為上游壩殼中無(wú)水頭損失，滲流計(jì)算分防滲體段和墻后段兩部分。計(jì)算分防滲體段和墻后段兩部分。（1 1）有截水墻的情況）有截水墻的情況計(jì)算方法與計(jì)

11、算方法與心墻壩類(lèi)似：心墻壩類(lèi)似： （2 2）有鋪蓋情況）有鋪蓋情況 近似認(rèn)為近似認(rèn)為鋪蓋與斜墻鋪蓋與斜墻是不透水的。是不透水的。 五、總滲流量計(jì)算五、總滲流量計(jì)算 將土石壩沿將土石壩沿壩軸線分為若干段，壩軸線分為若干段，然后分別計(jì)算選取然后分別計(jì)算選取斷面的單寬滲流量，斷面的單寬滲流量，再計(jì)算總滲流量。再計(jì)算總滲流量。 一、滲透變形分類(lèi)與特點(diǎn)一、滲透變形分類(lèi)與特點(diǎn) 定義：定義：土石壩及地基中的滲流，由于物理和土石壩及地基中的滲流，由于物理和化學(xué)作用，土體顆粒流失，導(dǎo)致土壤發(fā)生局部破化學(xué)作用，土體顆粒流失，導(dǎo)致土壤發(fā)生局部破壞，稱(chēng)為滲透變形。壞，稱(chēng)為滲透變形。 滲透變形及其發(fā)展過(guò)程與土料性質(zhì)、顆

12、粒級(jí)滲透變形及其發(fā)展過(guò)程與土料性質(zhì)、顆粒級(jí)配及水流條件、防滲、排水措施等因素有關(guān)。配及水流條件、防滲、排水措施等因素有關(guān)。 常見(jiàn)滲透變形的型式：常見(jiàn)滲透變形的型式： 管涌、流土、接觸沖刷、剝離、化學(xué)管涌等。管涌、流土、接觸沖刷、剝離、化學(xué)管涌等。 (1)(1)管涌：管涌：在一定滲流作用下，土體中的細(xì)在一定滲流作用下，土體中的細(xì)顆粒沿骨架顆粒所形成的孔隙管道移動(dòng)或被滲顆粒沿骨架顆粒所形成的孔隙管道移動(dòng)或被滲流帶走，發(fā)生于無(wú)粘性土中（沙礫料）。流帶走，發(fā)生于無(wú)粘性土中（沙礫料）。 (2)(2)流土：流土：指在滲流作用下，粘性土及均勻指在滲流作用下，粘性土及均勻無(wú)粘性土體被浮動(dòng)的現(xiàn)象。流土常見(jiàn)于下游

13、逸無(wú)粘性土體被浮動(dòng)的現(xiàn)象。流土常見(jiàn)于下游逸出處。出處。 (3)(3)接觸沖刷：接觸沖刷：滲流沿著兩種不同介質(zhì)的接滲流沿著兩種不同介質(zhì)的接觸面流動(dòng)時(shí)，把其中顆粒層的細(xì)粒帶走。觸面流動(dòng)時(shí)，把其中顆粒層的細(xì)粒帶走。 (4)(4)接觸流土：接觸流土：滲流垂直于兩種不同介質(zhì)的滲流垂直于兩種不同介質(zhì)的接觸面流動(dòng)時(shí)，把其中一層的細(xì)粒，移入到另接觸面流動(dòng)時(shí)，把其中一層的細(xì)粒，移入到另一層中去。例如反濾層的淤塞。一層中去。例如反濾層的淤塞。 (5)(5)化學(xué)管涌：化學(xué)管涌：指土體中的鹽類(lèi)被滲流水溶指土體中的鹽類(lèi)被滲流水溶解帶走的現(xiàn)象。解帶走的現(xiàn)象。 二、非粘性土管涌與流土判別二、非粘性土管涌與流土判別 產(chǎn)生管涌

14、或流土的細(xì)顆粒臨界含量與孔隙產(chǎn)生管涌或流土的細(xì)顆粒臨界含量與孔隙關(guān)系：關(guān)系： （1 1）當(dāng)土體細(xì)顆粒含量大于）當(dāng)土體細(xì)顆粒含量大于P Pg g時(shí)，可能時(shí)，可能產(chǎn)生流土。產(chǎn)生流土。 （2 2）當(dāng)土體細(xì)顆粒含量小于或等于）當(dāng)土體細(xì)顆粒含量小于或等于P Pg g時(shí)，時(shí)，可能產(chǎn)生管涌?？赡墚a(chǎn)生管涌。三、滲透變形的臨界坡降與允許坡降三、滲透變形的臨界坡降與允許坡降1.1.產(chǎn)生管涌的臨界坡降產(chǎn)生管涌的臨界坡降J Jc c與允許坡降與允許坡降 臨界坡降計(jì)算公式：臨界坡降計(jì)算公式： 允許滲透坡降允許滲透坡降 計(jì)算公式：計(jì)算公式： 2. 2.產(chǎn)生流土的臨界坡降產(chǎn)生流土的臨界坡降JBJB和允許坡降和允許坡降太沙基

15、公式太沙基公式: : 四、防止?jié)B透變形的工程措施措施四、防止?jié)B透變形的工程措施措施 常用的工程措施常用的工程措施: :全面截阻滲流，延長(zhǎng)滲徑；全面截阻滲流，延長(zhǎng)滲徑；設(shè)置排水設(shè)施；設(shè)置反濾層；設(shè)排滲減壓井。設(shè)置排水設(shè)施；設(shè)置反濾層；設(shè)排滲減壓井。 砂石反濾層的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)原則、材料。砂石反濾層的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)原則、材料。 土石壩在土石壩在自重、水荷載、滲透壓力和地震荷載自重、水荷載、滲透壓力和地震荷載作用下，作用下，若剖面尺寸不當(dāng)或壩體、壩基土料的抗剪強(qiáng)度不足，壩體或若剖面尺寸不當(dāng)或壩體、壩基土料的抗剪強(qiáng)度不足，壩體或壩體連同部分地基發(fā)生壩體連同部分地基發(fā)生滑動(dòng)滑動(dòng)，造成失穩(wěn)。壩基內(nèi)有軟弱夾層，造成

16、失穩(wěn)。壩基內(nèi)有軟弱夾層時(shí)，也可能發(fā)生時(shí)，也可能發(fā)生塑性流動(dòng)塑性流動(dòng)。飽和細(xì)沙受地震作用還可能發(fā)生。飽和細(xì)沙受地震作用還可能發(fā)生液化液化失穩(wěn)。失穩(wěn)。 分析目的：分析目的： 分析壩體及壩基在各種不同條件下可能產(chǎn)生的失穩(wěn)形式，分析壩體及壩基在各種不同條件下可能產(chǎn)生的失穩(wěn)形式，校驗(yàn)其穩(wěn)定性，確定壩體經(jīng)濟(jì)剖面。校驗(yàn)其穩(wěn)定性，確定壩體經(jīng)濟(jì)剖面。 失穩(wěn)特點(diǎn)：失穩(wěn)特點(diǎn)： 壩體由散粒材料組成，不會(huì)出現(xiàn)整體滑動(dòng)或傾覆失穩(wěn)，壩體由散粒材料組成，不會(huì)出現(xiàn)整體滑動(dòng)或傾覆失穩(wěn)，只可能發(fā)生局部失穩(wěn)破壞。只可能發(fā)生局部失穩(wěn)破壞。概述概述穩(wěn)定破壞形式穩(wěn)定破壞形式滑動(dòng)：滑動(dòng)： 壩或壩基材料的抗剪強(qiáng)度不夠，沿某一滑動(dòng)面向下坍滑。壩

17、或壩基材料的抗剪強(qiáng)度不夠，沿某一滑動(dòng)面向下坍滑。液化：液化： 飽和的松砂受振動(dòng)或剪切而發(fā)生體積收縮，孔隙水不能立飽和的松砂受振動(dòng)或剪切而發(fā)生體積收縮，孔隙水不能立即排出，有效應(yīng)力轉(zhuǎn)化為孔隙應(yīng)力，砂土抗剪強(qiáng)度降低，砂料即排出，有效應(yīng)力轉(zhuǎn)化為孔隙應(yīng)力，砂土抗剪強(qiáng)度降低，砂料隨水的流動(dòng)而流散。隨水的流動(dòng)而流散。 影響因素：有效粒徑小，孔隙比大，砂料均勻，受力體大，影響因素：有效粒徑小，孔隙比大，砂料均勻，受力體大，受力猛，透水性小，易液化。美國(guó)福特派克壩受力猛，透水性小，易液化。美國(guó)福特派克壩380380萬(wàn)立方米的萬(wàn)立方米的砂體在砂體在1010分鐘內(nèi)流失；鐵路橋因火車(chē)振動(dòng)而液化。分鐘內(nèi)流失；鐵路橋因

18、火車(chē)振動(dòng)而液化。塑性流動(dòng)：塑性流動(dòng)： 壩體或壩基剪應(yīng)力超過(guò)了土料抗剪強(qiáng)度，變形超過(guò)彈性極壩體或壩基剪應(yīng)力超過(guò)了土料抗剪強(qiáng)度，變形超過(guò)彈性極限值，壩坡或壩腳地基土被壓出或隆起，壩體產(chǎn)生裂縫或沉陷。限值，壩坡或壩腳地基土被壓出或隆起，壩體產(chǎn)生裂縫或沉陷。軟粘土壩體容易發(fā)生。軟粘土壩體容易發(fā)生。 1 1、曲面滑動(dòng)面、曲面滑動(dòng)面滑動(dòng)面頂部陡而底部漸緩，曲面近似圓滑動(dòng)面頂部陡而底部漸緩，曲面近似圓弧，多發(fā)生于粘性土中。弧，多發(fā)生于粘性土中。 2 2、折線滑動(dòng)面、折線滑動(dòng)面多發(fā)生于非粘性土坡，如薄心墻壩、斜多發(fā)生于非粘性土坡，如薄心墻壩、斜墻壩；折點(diǎn)一般在水面附近。墻壩；折點(diǎn)一般在水面附近。 3 3、復(fù)式

19、滑動(dòng)面、復(fù)式滑動(dòng)面厚心墻或粘土及非粘土構(gòu)成的多種土質(zhì)厚心墻或粘土及非粘土構(gòu)成的多種土質(zhì)壩形成復(fù)式滑動(dòng)面。當(dāng)壩基內(nèi)有軟弱夾層時(shí)，滑動(dòng)面不再向下壩形成復(fù)式滑動(dòng)面。當(dāng)壩基內(nèi)有軟弱夾層時(shí)，滑動(dòng)面不再向下深切，而沿夾層形成曲、直組合的復(fù)式滑動(dòng)。深切，而沿夾層形成曲、直組合的復(fù)式滑動(dòng)。土土 壤壤 抗抗 剪剪 強(qiáng)強(qiáng) 度度 指指 標(biāo)標(biāo) 的的 選選 取取 一、穩(wěn)定計(jì)算情況一、穩(wěn)定計(jì)算情況 1.1.正常運(yùn)用情況正常運(yùn)用情況: : 分三種工況；分三種工況； 2.2.非常運(yùn)用情況非常運(yùn)用情況：分三種工況；：分三種工況； 3.3.非常運(yùn)用情況非常運(yùn)用情況：正常情況遇到地震。：正常情況遇到地震。 二、安全系數(shù)的采用二、安

20、全系數(shù)的采用 計(jì)入條塊間作用力計(jì)入條塊間作用力時(shí)，不小于表時(shí)，不小于表4949規(guī)定；規(guī)定； 不計(jì)入條塊作用力不計(jì)入條塊作用力時(shí)，另考慮。時(shí)，另考慮。 一、圓弧滑動(dòng)面穩(wěn)定計(jì)算一、圓弧滑動(dòng)面穩(wěn)定計(jì)算 1.1.瑞典圓弧法瑞典圓弧法 基本原理基本原理: :將滑動(dòng)土體分為若干鉛直土條將滑動(dòng)土體分為若干鉛直土條, ,不考慮條塊間的作用力不考慮條塊間的作用力, ,求得各土條對(duì)滑動(dòng)圓求得各土條對(duì)滑動(dòng)圓心的抗滑力矩和滑動(dòng)力矩心的抗滑力矩和滑動(dòng)力矩, ,并求其總和。并求其總和。 可根據(jù)下式可根據(jù)下式求穩(wěn)定安全求穩(wěn)定安全系數(shù)：系數(shù)：計(jì)算步驟：計(jì)算步驟：（1 1）確定圓心、半徑，繪制圓弧。）確定圓心、半徑，繪制圓弧。

21、（2 2）將土體編號(hào)）將土體編號(hào) （3 3）計(jì)算土條重量）計(jì)算土條重量（4 4）計(jì)算安全系數(shù)：）計(jì)算安全系數(shù)：2.2.簡(jiǎn)化的畢肖普法簡(jiǎn)化的畢肖普法該法計(jì)及條塊間作用力，故計(jì)算較為復(fù)雜。該法計(jì)及條塊間作用力，故計(jì)算較為復(fù)雜。 二、非圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定計(jì)算二、非圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定計(jì)算 1.1.非粘性土壩坡部分浸水的穩(wěn)定計(jì)算非粘性土壩坡部分浸水的穩(wěn)定計(jì)算 用鉛直線用鉛直線DEDE將滑將滑動(dòng)土體分為兩塊動(dòng)土體分為兩塊, ,則則土塊土塊BCDEBCDE沿沿CDCD滑動(dòng)面滑動(dòng)面的力平衡式為的力平衡式為: :土塊土塊ADEADE沿沿ADAD滑動(dòng)面的力平衡式為滑動(dòng)面的力平衡式為: :=0=0 2. 2.斜墻壩壩坡的穩(wěn)定計(jì)

22、算斜墻壩壩坡的穩(wěn)定計(jì)算計(jì)算滑動(dòng)面計(jì)算滑動(dòng)面abcd,abcd,將土體分成三塊。將土體分成三塊。三、復(fù)合滑動(dòng)面三、復(fù)合滑動(dòng)面 厚心墻滑動(dòng)面，厚心墻滑動(dòng)面，通過(guò)砂性土部分為通過(guò)砂性土部分為直線，通過(guò)粘性土直線，通過(guò)粘性土部分為圓弧。部分為圓弧。 可將滑動(dòng)土體分為可將滑動(dòng)土體分為3 3個(gè)區(qū)，個(gè)區(qū)，BCBC 面上的抗滑力面上的抗滑力 S=GtanS=Gtan+CL 四、最危險(xiǎn)滑裂面確定四、最危險(xiǎn)滑裂面確定 筑壩材料選擇應(yīng)遵循的原則：筑壩材料選擇應(yīng)遵循的原則： （1 1）具有或經(jīng)加工后具有與使用目的相適）具有或經(jīng)加工后具有與使用目的相適應(yīng)的工程性質(zhì)，并具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性；應(yīng)的工程性質(zhì)，并具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性； （

23、2 2）就地、就近取材，減少棄料（環(huán)境污）就地、就近取材，減少棄料（環(huán)境污染），少占或不占農(nóng)田，并優(yōu)先考慮樞紐建筑物染），少占或不占農(nóng)田，并優(yōu)先考慮樞紐建筑物開(kāi)挖料的利用；開(kāi)挖料的利用； （3 3）便于開(kāi)采、運(yùn)輸和壓實(shí)）便于開(kāi)采、運(yùn)輸和壓實(shí) 近近2020年來(lái)土石壩建設(shè)的突出進(jìn)步之一就是筑年來(lái)土石壩建設(shè)的突出進(jìn)步之一就是筑壩材料應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。風(fēng)化料、軟巖、礫石壩材料應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。風(fēng)化料、軟巖、礫石土等也可用于筑壩。對(duì)不符合要求的材料進(jìn)行處土等也可用于筑壩。對(duì)不符合要求的材料進(jìn)行處理后也可采用。理后也可采用。 1 1、防滲土料、防滲土料 滲透系數(shù)：滲透系數(shù)：均質(zhì)壩均質(zhì)壩1e-4cm/s1e

24、-4cm/s，心墻和斜墻，心墻和斜墻 1e- 1e-5cm/s5cm/s。 水溶鹽含量水溶鹽含量（指易溶鹽和中溶鹽，按質(zhì)量計(jì)）（指易溶鹽和中溶鹽，按質(zhì)量計(jì)）3%3% 有機(jī)質(zhì)含量：有機(jī)質(zhì)含量：均質(zhì)壩均質(zhì)壩5%5%，心墻和斜墻，心墻和斜墻2%2%，超出，超出需論證；需論證； 有較好的塑性和滲透穩(wěn)定性；有較好的塑性和滲透穩(wěn)定性； 浸水與失水時(shí)體積變化小。浸水與失水時(shí)體積變化小。 我國(guó)主要采用粘土、壤土等細(xì)粒土。缺點(diǎn)：天然含我國(guó)主要采用粘土、壤土等細(xì)粒土。缺點(diǎn)：天然含水量高，雨天難施工，造價(jià)高，壓縮性大，降低心墻抗水量高，雨天難施工，造價(jià)高，壓縮性大，降低心墻抗水力劈裂能力。水力劈裂能力。 以下粘土不

25、宜作為防滲體填筑料，必須采以下粘土不宜作為防滲體填筑料，必須采用時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)措施：用時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)措施： 塑性指數(shù)塑性指數(shù)2020和液限和液限40%40%的的沖積粘土沖積粘土； 膨脹土膨脹土; ;吸水膨脹，失水收縮。吸水膨脹，失水收縮。 開(kāi)挖、壓實(shí)困難的開(kāi)挖、壓實(shí)困難的干硬粘土干硬粘土； 凍土凍土； 分散性粘土分散性粘土。土粒間斥力大于引力，遇低。土粒間斥力大于引力，遇低鹽水會(huì)脫落隨滲水流走。經(jīng)處理后開(kāi)用于填筑鹽水會(huì)脫落隨滲水流走。經(jīng)處理后開(kāi)用于填筑3 3級(jí)低壩。級(jí)低壩。 2 2、壩殼土石料、壩殼土石料 要求：具有比較高的強(qiáng)度。水下部分要求要求：具有比較高的強(qiáng)度。水下部分要求具有良好的排水能力。

26、一般可根據(jù)材料性質(zhì)用具有良好的排水能力。一般可根據(jù)材料性質(zhì)用于壩殼的不同部位于壩殼的不同部位. .。 3 3、反濾料、過(guò)渡料、排水料、反濾料、過(guò)渡料、排水料 要求：要求： 質(zhì)地致密，抗水性和抗風(fēng)化性能滿足工程質(zhì)地致密，抗水性和抗風(fēng)化性能滿足工程運(yùn)用條件；運(yùn)用條件； 具有要求的級(jí)配；具有要求的級(jí)配； 具有要求的透水性；具有要求的透水性； 反濾料和排水體料中粒徑反濾料和排水體料中粒徑0.075mm0.075mm的顆粒的顆粒含量含量5%5%。填筑標(biāo)準(zhǔn)的確定填筑標(biāo)準(zhǔn)的確定 填筑標(biāo)準(zhǔn)是指土料的壓實(shí)程度。根據(jù)施工條件、材料填筑標(biāo)準(zhǔn)是指土料的壓實(shí)程度。根據(jù)施工條件、材料情況，通過(guò)試驗(yàn)，合理確定填筑標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到

27、安全經(jīng)濟(jì)目的。情況，通過(guò)試驗(yàn)，合理確定填筑標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到安全經(jīng)濟(jì)目的。綜合考慮以下因素：綜合考慮以下因素： 壩的級(jí)別、高度、壩型和壩的不同部位；壩的級(jí)別、高度、壩型和壩的不同部位； 土石料的壓實(shí)特性和采用的壓實(shí)機(jī)具；土石料的壓實(shí)特性和采用的壓實(shí)機(jī)具； 壩料的填筑干密度和含水率與力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系，以及壩料的填筑干密度和含水率與力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系，以及設(shè)計(jì)對(duì)土石料力學(xué)性質(zhì)的要求；設(shè)計(jì)對(duì)土石料力學(xué)性質(zhì)的要求； 土料的天然干密度、天然含水率，以及土料進(jìn)行干燥土料的天然干密度、天然含水率，以及土料進(jìn)行干燥或濕潤(rùn)處理的程度；或濕潤(rùn)處理的程度； 當(dāng)?shù)貧夂驐l件對(duì)施工的影響；當(dāng)?shù)貧夂驐l件對(duì)施工的影響； 設(shè)計(jì)地震烈度及其它

28、動(dòng)荷載作用；設(shè)計(jì)地震烈度及其它動(dòng)荷載作用； 壩基土的強(qiáng)度和壓縮性；壩基土的強(qiáng)度和壓縮性； 不同填筑標(biāo)準(zhǔn)對(duì)造價(jià)和施工難易度的影響。不同填筑標(biāo)準(zhǔn)對(duì)造價(jià)和施工難易度的影響。 1. 1.粘性土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)粘性土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn) 粘性土的填筑標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以壓實(shí)度和最優(yōu)含水粘性土的填筑標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以壓實(shí)度和最優(yōu)含水率作為設(shè)計(jì)控制指標(biāo)。率作為設(shè)計(jì)控制指標(biāo)。 壓實(shí)度設(shè)計(jì)干重度壓實(shí)度設(shè)計(jì)干重度/ /最大干重度最大干重度或：或： 最優(yōu)含水量：最優(yōu)含水量：在一定壓實(shí)功能下達(dá)到最佳在一定壓實(shí)功能下達(dá)到最佳壓實(shí)效果的含水量。壓實(shí)效果的含水量。 2. 2.非粘性土料的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)非粘性土料的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn) 非粘性土與壓實(shí)程度與含水量關(guān)系不大，主要非粘

29、性土與壓實(shí)程度與含水量關(guān)系不大，主要與粒徑級(jí)配和壓實(shí)作用力性質(zhì)與壓實(shí)功能有關(guān)。與粒徑級(jí)配和壓實(shí)作用力性質(zhì)與壓實(shí)功能有關(guān)。 砂礫石和砂的填筑標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以相對(duì)密度為設(shè)計(jì)控砂礫石和砂的填筑標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以相對(duì)密度為設(shè)計(jì)控制指標(biāo)制指標(biāo): :式中式中 DrDr相對(duì)緊密度相對(duì)緊密度 e e設(shè)計(jì)孔隙比設(shè)計(jì)孔隙比 e emaxmax最大孔隙比最大孔隙比 e eminmin最小孔隙比。最小孔隙比。 堆石的填筑標(biāo)準(zhǔn)宜用孔隙率為設(shè)計(jì)控制指標(biāo)。堆石的填筑標(biāo)準(zhǔn)宜用孔隙率為設(shè)計(jì)控制指標(biāo)。minmaxmaxDreeee 土石壩底面積大，壩基應(yīng)力較小，壩身具土石壩底面積大，壩基應(yīng)力較小，壩身具有一定適應(yīng)變形的能力，壩身斷面分區(qū)和材料有一

30、定適應(yīng)變形的能力，壩身斷面分區(qū)和材料的選擇也具有靈活性，所以，對(duì)天然壩基的要的選擇也具有靈活性，所以，對(duì)天然壩基的要求低于混凝土壩。求低于混凝土壩。 對(duì)壩基處理的要求也不能放松。據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)壩基處理的要求也不能放松。據(jù)統(tǒng)計(jì)，土石壩失事約有土石壩失事約有40%40%是由于壩基問(wèn)題引起的。是由于壩基問(wèn)題引起的。 壩基處理的范圍包括河床和兩岸岸坡。壩基處理的范圍包括河床和兩岸岸坡。 土石壩地基處理的任務(wù)是：土石壩地基處理的任務(wù)是： 1.1.控制滲流，減少滲流坡降，避免管涌等控制滲流，減少滲流坡降，避免管涌等有害的滲流變形，控制滲流量；有害的滲流變形，控制滲流量； 2.2.保持壩體和壩基的靜力和動(dòng)力穩(wěn)定，不保持壩體和壩基的靜力和動(dòng)力穩(wěn)定，不產(chǎn)生過(guò)大的有害變形，不發(fā)生明顯的均勻沉降，產(chǎn)生過(guò)大的有害變形，不發(fā)生明顯的均勻沉降，竣工后，壩基和壩體的總沉降量一般不宜大于竣工后，壩基和壩體的總沉降量一般不宜大于壩高的壩高的1%1%； 3.3.在保證壩安全運(yùn)行的條件下節(jié)省投資。在保證壩安全運(yùn)行的條件下節(jié)省投資。 1.1.垂直防滲設(shè)施垂直防滲設(shè)