基金项目作者简介
江苏海安人教授
心墙堆石坝的水力劈裂分析
殷宗泽土木工程学院江苏南京
摘要本文详细分析了它们产生差异的原因提出应用有效应力法计算心墙堆石坝初期有效应力和水压力通过叠加得到总应力再与心墙前水压力比较来判这样通过控制这些因素就可避免水力劈裂的发生最后通过实例计算表明了该方法的合理性
关键词土石坝水力劈裂防渗心墙问题的提出
水力最著名的是美国坝失事事件学者们在事后做了大量的研究认为其失事原因是发生了水力劈裂国内外学者对水力劈裂问题已做了许多研究
划设计图水力劈裂计算分析
前者是计算心墙内的总应力与墙前水压力相比来判别水力劈裂发生的可能后者是计算心墙中的有效应力用有效应力是否小于来判别水
图是笔者年对
其中图
图中可见按总应力法计算
而按有效应力法计算出的有效中主应力远大于笔者
与合作者曾进行过数十座高土石坝的计算分析从未出现过有效应力哪怕是有效小主应力小于的情
步研究这两种水力劈裂计算方法为什么会有如此大的差异
水力劈裂机理
因此需要从水力劈
它又有个主应力分量小主应
力不能用于比较这是因为小主应力作用面与防渗墙上游面大体平行而防渗墙上游面正是水压力作用
退一步说
因此可以先排除
大主应力和中主应力小于水压力
中主应力方向与坝轴线方向大体接近水压力如果沿中主应力
并使裂缝愈冲愈大因此应该
不应该对分析水力劈裂带来麻烦
这个被忽视的
也就是说蓄水初期心墙内部各点的水压
也并不等于墙上游面的水压力
和的
因此蓄水初期心墙内
总应力法显然用的是外水压力
有效应力是土体内同一点的总应力与水压力
因此先讨论有效小主应力都不可能小于
小于
实际上不会在心墙中出现小于
蓄水初期水荷载是从小主应力方向施加的因此有效小主应力
小于
土体中某一面上有效应力为
二是边界面上的
水压力突然增加
土体破坏形式
图由图
初期心墙靠上游面土体中的水压力稳定渗流期心墙上游面水
图
内水压力都不会超过土体应力即不可能出现小于的情况
更不必提小于
在蓄水初期总应力法用心墙内靠近上游面位置处的土体总应力与心墙前水压力相比较
这样水力劈裂的
水压力的突变是
内部图比较了上游
由图
产生水压力突变
心墙水平面上的孔压分布
如果土是完全
但对于非饱和土孔隙中的空气首先被压水力劈裂的合理分析方法
总应力法用心墙内的总应力与上游水压力相比来判别是否发生水力劈裂是符合机
对应的泊
和而实际上
蓄水初期孔压没有消散侧向总应力是较大的
法计算水力劈裂
用这种试验所得参数计算的泊松
总应力法计算也不
方法
取心墙靠近上游面处各单元
由于是有效应力法本构模型参数要用排
用所提出的有效应力法对糯扎渡土石坝作相应计算考虑心墙料的渗透性及墙前水位上升速度等结果示于图比较图这
改进方法的计算结果
结论
设计中应控制这些因
参考文献
黄文熙
沈珠江
曾开华殷宗泽。