一、土石坝的地基处理
1、砂卵石地基的处理
砂卵石地基的特点:具有较高的抗剪能力和承载 能力,压缩变形小,抗渗性能差,因此对这类地 基的处理以渗流控制为主。
原则:前堵后排。
处理措施:
v垂直防渗:粘土(混凝土)截水槽、砼防渗 墙,灌浆帷幕,高压喷射灌浆;
v水平防渗:铺盖;
v下游设排水减压设施。
v覆盖层深度不大,一般在10~15m以内。
v结构简单,工作可靠,防渗效果好。
应用广,如官厅 坝、清河坝等。
(1)粘性土截水槽
v当砂砾石透水层较深时(>30米),采用粘土截水墙不 经济。
v施工快,材料省,防渗效果好。
应用广泛,如碧口 坝、毛家村坝等
(2)混凝土防渗墙
(3)帷幕灌浆
v当透水层很厚时,用粘土截水墙或混凝土防渗墙有 困难,不经济。
v帷幕灌浆施工期长,效果不如防渗墙。
应用较广, 如罗贡坝,谢尔庞桑坝。
v世界最深的帷幕灌浆:埃及,阿斯旺心墙坝,高 111m,帷幕深174m。
v由心墙、斜墙等防渗体或均质坝体向上游水平延伸而 成。
v世界最长的铺盖:巴基斯坦,塔培拉坝,高147m,铺 盖长2347m,厚1.5~10m
(4)水平防渗铺盖
(5)排水减压等其他措施
v相对不透水层——排水沟、减压井
2、软土地基处理
(1)淤泥质地基处理
v层薄,能短时间固结——不挖
v范围不大、埋藏较浅——全部挖除
v范围广、埋藏深——预压,设砂井排水固结
v反压法——坝趾处堆放土石料,以限制淤泥等软土层 外挤
(2) 细砂地基处理
v主要是防止振动液化破坏。
v浅层:清除
v较厚:上下游截水墙或板桩封闭
v很厚:坝趾附近设砂井,降低水头;振冲法加固
v官厅坝——2~4m厚的细砂层,用振冲法加固处理后, 相对密度从0.53增大到0.85,效果好,施工快
(3)软粘土及黄土地基
(a) 软粘土地基
v较薄:清除
v较厚:坝基设排水井,加速固结
(b)黄土地基
v湿陷性大,可预先浸水湿陷;表层挖除换土、压实;
夯实,破坏其天然结构,使之密实
二、土石坝与坝基、岸坡及其他建筑物的连接
土石坝与坝基、岸坡及其他建筑物的接触面容易形成 集中渗流,造成渗透破坏。
v(1)土坝与坝基的连接
清基、接合槽、混凝土齿墙
v(2)土坝与岸坡的连接
缓变的坡面、不宜过陡、适当加宽延长渗径 v(3)土坝与混凝土建筑物的连接
保证接触面紧密结合
三、土石坝裂缝类型及控制措施
1、土石坝裂缝的类型及成因
(1)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。
(a)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。
(b)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。
(c)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。
(2) 干缩和冻融裂缝
v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 。
v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。
v仅限于表层土体,不至威胁大坝的安全。
(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小于该处所 承受的水压力时,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。
2、土石坝裂缝的预防与处理
v预防
设计、施工、管理、材料
v处理
(1)挖除回填
(2)灌浆处理
(3)混凝土或粘土防渗墙
(4)反压盖重、加强排水、放缓坝坡。