基于水利工程土壩的工作特點(diǎn)及設(shè)計(jì)問(wèn)題分析與研究

1、最新【精品】范文 參考文獻(xiàn) 專(zhuān)業(yè)論文基于水利工程土壩的工作特點(diǎn)及設(shè)計(jì)問(wèn)題分析與研究基于水利工程土壩的工作特點(diǎn)及設(shè)計(jì)問(wèn)題分析與研究摘要：本文首先論述了影響土壩安全與穩(wěn)定的各種影響因素， 和它的工作特點(diǎn)，然后指出了土壩失事的主要機(jī)理，對(duì)土壩設(shè)計(jì)及施 工提出了基本要求，本文是個(gè)人的一些見(jiàn)解和觀點(diǎn)，望能為水利工程 設(shè)計(jì)、施工及管理起到重要的作用。關(guān)鍵詞：土壩； 工作特點(diǎn)；設(shè)計(jì)要求；中圖分類(lèi)號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：刖言土壩是松散顆粒的集合體，即由土料填筑而成的擋水建筑物。當(dāng) 土壩擋水后，由于水頭的作用，將產(chǎn)生壩身與地基滲流。同時(shí)，雨水 沿坡面沖刷，以及壩體在自重作用下將產(chǎn)生沉降。這些作用因素

2、，形 成了土壩具有與其它壩型不同的工作特點(diǎn)及設(shè)計(jì)原則和要求。由于土壩的工作特點(diǎn)。從蓄水及安全要求出發(fā)，土壩的設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足如下要 求：壩體的穩(wěn)定性：即上、下游壩坡在自重及滲流作用下不產(chǎn)生滑動(dòng)破 壞;防滲、排水要求:為了降低浸潤(rùn)線，減少滲流對(duì)下游壩坡的滲壓作 用，可采用適當(dāng)?shù)姆罎B排水；防沖要求：即采用護(hù)坡以抗雨水風(fēng)浪沖 刷，確保壩頂設(shè)計(jì)高程以防止漫頂：其他要求:對(duì)于個(gè)部分壩體設(shè)置， 都要采取相應(yīng)構(gòu)造以確保局部的安全。如在各過(guò)渡壩體設(shè)置反濾層， 以防止?jié)B透變形的產(chǎn)生等。一、滲流的影響問(wèn)題分析與研究土壩的壩身和壩基在一定的程度上總是透水的。在土壩擋水后， 在上、下游水位差的作用下，產(chǎn)生壩身與壩基的滲流

3、場(chǎng)，并在壩體與 壩基（包括兩岸）的結(jié)合面和壩體與混凝土建筑物的結(jié)合面產(chǎn)生集中 滲流。滲流在壩體內(nèi)的自由水面叫浸潤(rùn)面， 它與垂直壩軸線的剖面的 交線稱(chēng)浸潤(rùn)線。浸潤(rùn)線以上一定高度內(nèi)為毛細(xì)管水的上升區(qū)域， 這個(gè) 區(qū)域的高度在砂土中約為 0.05 一 0.15m,要粘性土懊中可達(dá)0.15 1.5m或更多，這個(gè)區(qū)域的土壤處于濕潤(rùn)狀態(tài)。毛管水層以上為自然 含水區(qū)，該區(qū)容重為自然容重。浸潤(rùn)線以下的土體全部被水飽和，為 飽和水區(qū)，飽和水區(qū)的土體受到水的浮力作用，而減輕了土體的有效 重量，且使土的內(nèi)磨擦角和粘結(jié)力減小。同時(shí)，滲流還對(duì)土體作用有 動(dòng)水壓力，這些都增加了壩體滑動(dòng)的可能性。當(dāng)土壤中滲透水流的流 速和坡

4、降超過(guò)一定的界限時(shí)，還會(huì)引起壩體和壩基的滲透變形。 嚴(yán)重 時(shí)會(huì)招致土壩的失事。另外，滲透流量過(guò)大時(shí)，還會(huì)影響水庫(kù)的蓄水 效益。為消除或減輕滲流的上述不利影響，必須采用防滲排水設(shè)施， 以保證壩體和壩基土的穩(wěn)定性和減少水庫(kù)滲漏水量。防滲：即于壩在 上游或中部設(shè)置斜墻或心墻。排水：設(shè)置于壩的下游側(cè)的透水壩殼、 排水體等。二、沖刷影響問(wèn)題分析與研究由于土料顆粒間的連接力很小，因此抗沖能力低，降落在壩面的 雨水，延壩坡下游而沖刷壩面。此外，庫(kù)內(nèi)風(fēng)浪對(duì)壩面也將產(chǎn)生沖擊 和淘刷作用，如不防護(hù)，將使壩面遭受破壞甚至產(chǎn)生塌坡事故。 因此, 上、下游壩坡均需采用有效的防護(hù)措施。由于建壩土料抗沖能力低， 除專(zhuān)門(mén)有保

5、護(hù)設(shè)施的溢流低土壩外， 壩頂決不允許過(guò)水，也不允許波 浪沿壩坡翻越壩頂。因此，在決定壩頂?shù)母叱虝r(shí)，不僅要使壩頂在設(shè) 計(jì)（校核）庫(kù)水位以上有一定的安全超高，而且還應(yīng)正確的確定防洪標(biāo) 準(zhǔn)，合理選定泄水建筑物的尺寸，使其有足夠的泄洪能力。以確保該 年校核）洪水不致漫溢壩頂。三、沉陷影響問(wèn)題分析與研究散粒體土料筑壩，由于土料間存在孔隙，并且土粒間容易產(chǎn)生相 對(duì)移動(dòng)，在施工過(guò)程中，隨著壩體的升高，荷重逐漸加大，壩體和壩 基（土基）都會(huì)由于壓縮而產(chǎn)生沉陷。而且在完工后，沉陷還要經(jīng)過(guò)相 當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間才會(huì)停止。為了防止沉陷后的壩頂高程低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)， 設(shè)計(jì)壩頂要增加沉陷值，對(duì)于重要工程要通過(guò)沉陷計(jì)算預(yù)留沉陷值。

6、 觀測(cè)資料表明.完工時(shí)的沉陷量可達(dá)總沉陷量的 70%-80%完工后的 沉陷量的大小，與施工質(zhì)量關(guān)系很大。國(guó)外統(tǒng)計(jì)資料表明，施工質(zhì)量 較高的土壩，完工后的沉陷量，大部分小于壩高的 1%根據(jù)河南省 歷年召開(kāi)的大型土壩觀測(cè)會(huì)議提供的實(shí)測(cè)資料，土壩完工后的沉陷量 大致為壩高的0.5%-0.8%。施工一般的中、小型土壩，如壩基沒(méi)有 壓縮性很大的土層時(shí)，可按壩體高度的 1 %-2%預(yù)留沉陷值。四、其他影響問(wèn)題分析與研究在嚴(yán)寒季節(jié)，當(dāng)氣溫低于零度時(shí)，庫(kù)面水結(jié)冰形成冰蓋層，與岸 邊及壩坡凍結(jié)在一起，當(dāng)溫度迅速上升時(shí)，冰蓋層膨脹，對(duì)壩坡產(chǎn)生 靜冰壓力，可能導(dǎo)致護(hù)坡的破壞。位于水位以上的壩體粘性土，在凍 融的作用

7、下會(huì)形成孔穴、裂縫。在夏季，由于含水量的損失，上述土 壤也可能干裂引起集中滲流。為防止這些現(xiàn)象，也應(yīng)采取有效措施。 在地震區(qū)筑壩，尚應(yīng)考慮地震影響。地震慣性力會(huì)增加壩坡坍塌的可 能性。當(dāng)壩體或壩基土層是均勻細(xì)沙或沙粒時(shí)，在強(qiáng)烈地震作用下， 還容易引起液化破壞。土壩的上述工作特點(diǎn)，決定了土壩一般是由壩 體、防滲設(shè)施（心墻、斜墻等），排水設(shè)施和護(hù)坡等部分組成，對(duì)于勻 質(zhì)土壩壩體兼起防滲作用，可不設(shè)專(zhuān)門(mén)的壩體防滲設(shè)施。組成土壩的 各個(gè)部分均有各自的作用，并互相配合以保證土壩在各種工作條件下 安全而正常地運(yùn)用。五、處理壩基滲漏的主要方法分析與研究從目前的狀況來(lái)看，壩基滲漏控制與處理的基本原則是“上堵下

8、 排”，這樣可以滲透路徑得到延長(zhǎng)，有效地縮短了滲透的坡降，其中， 堵是指在上游進(jìn)行水平鋪蓋和壩基截滲，排則是指在下游進(jìn)行排滲。 處理土壩滲漏的主要方法有：水平鋪蓋粘土、建造粘土截滲墻、垂直 鋪塑、排滲等。在土壩上游用粘土進(jìn)行水平防滲鋪蓋，并且與壩體的 防滲體進(jìn)行連接，可以有效地延長(zhǎng)滲透路徑和延緩水力的坡度。 鋪蓋 防滲要求通過(guò)鋪蓋及下臥沖積層內(nèi)的滲透坡降必須保持在各自的滲 透坡度之內(nèi)。從上游到下游，鋪蓋厚度要逐漸增加，并且各處的滲透 坡降都要小于允許坡降。通常情況下，用粘土截水槽防滲方案適用于 覆蓋層深度小于15-20m的情況，如果壩基的土質(zhì)由多層組成，其水 平滲透系數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于垂直滲透系數(shù)，

9、這時(shí)更適合采用粘土截水墻， 還可以使施工質(zhì)量比較容易得到保障。但是，如果覆蓋層太深，就比 較適合采用粘土截水槽。截水槽的底部寬度有一定的要求，它要根據(jù) 水頭和填筑土料性質(zhì)來(lái)確定，通常保持為水頭的 0.2 0.3倍，截水 墻的底部要與新鮮巖基相接觸，要設(shè)置反濾層在下游坡與壩基土接觸 面。垂直鋪塑防滲技術(shù)是新興起的一項(xiàng)技術(shù)，它是一種比較經(jīng)濟(jì)的防滲技術(shù)，其效果也很明顯，但是它對(duì)地質(zhì)條件要求較嚴(yán)格，其應(yīng)用范圍比較狹窄。如果排滲和截滲都不能使?jié)B流的穩(wěn)定性達(dá)到一定的要 求，就要在堤壩下游滲流出口處設(shè)置排水井進(jìn)行排滲，排除壩基或壩身內(nèi)的滲水，保持土體土粒的穩(wěn)定，防止其被沖走。土壩背水坡的滲 漏部位是壩身導(dǎo)滲

10、的主要部位，其具體措施要依據(jù)滲漏程度而定。新 建土壩能夠長(zhǎng)久地發(fā)揮作用與其良好的施工工藝和建后維護(hù)是緊密 相關(guān)的，處理好壩基滲漏問(wèn)題是維護(hù)土壩的重要措施。六、結(jié)語(yǔ)從土壩的工作特點(diǎn)還可以看出，土壩的破壞是多方面的原因造成 的，根據(jù)一些國(guó)內(nèi)外土壩失事資料的分析，由于泄洪能力不足，水流 漫頂失事的占30%;由于壩坡坍塌失事的占25%;由于壩基滲漏失事的 占25%;由于與壩下涵管連接不好失事的占13%其他占7%但是，只 要針對(duì)土壩的工作特點(diǎn)，對(duì)其各組成部分的布置形式、尺寸和構(gòu)造等 進(jìn)行設(shè)計(jì)和保證施工質(zhì)量，并在運(yùn)用期間加強(qiáng)管理，則土壩失事是完 全可以避免的。參考文獻(xiàn)：1 陳勝宏.水工建筑物M).北京：中國(guó)水利水