【正文】 巖層； 5巖層產(chǎn)狀； 6壩軸線位置； AB、 CD縱橫剖面線 ①、②一巖層傾向下游和上游，傾角自上而下為緩傾、中等傾斜和陡傾巖層； ③、④一橫剖面上巖層各向一岸傾斜 (2)橫谷：巖層走向與河流流向垂直或近于垂直的河谷，稱為橫谷。這種河谷構造因 巖層走向與壩軸線平行，故可用移動壩軸線位置方法，避開滲漏通道，但仍應注意巖層的 傾向與傾角，一般傾向下游、傾角較小的滲漏比巖層傾向上游、傾角較大的透水巖層更易 形成滲漏。如有溝谷分布（圖 10 1中的 AB剖面①），傾向下游的透水巖層仍可形成 繞壩滲漏。 (3)斜谷：巖層走向與河流流向斜交的河谷，稱為斜谷。對于此種河谷，巖層走向與 流向間夾角的大小，是影響滲漏的主要因素。一般情況下，交角愈?。ń咏v谷），形成 滲漏可能性愈大。當交角接近橫谷時，壩軸線沿斜谷巖層走向布置，有利于壩區(qū)的防滲和 壩基處理。 2．透水帶 透水帶主要是斷層破碎帶和裂隙密集帶，這是基巖中的主要滲漏通道。當斷層破 碎帶和裂隙密集帶比較寬大，破碎嚴重又無充填物或充填物較少時，其透水性很強 烈。但與透水層相比，其寬度有限，且具有一定方向性，呈帶狀分布，因而得名透 水帶。透水 帶中的巖性不同，其透水性是有差別的。一般說，斷層碎塊巖為強透水， 壓碎巖為中等透水，角礫巖為弱透水一不透水，片狀巖、糜棱巖、斷層泥為不透水， 可看作相對隔水層。 3．喀斯特管道 在壩區(qū)為可溶性巖石時，通常會發(fā)育喀斯特物理地質現(xiàn)象。在巖體中產(chǎn)生溶洞、暗河 以及溶隙等相互連通而構成喀斯特滲漏管道，可能造成嚴重壩區(qū)滲漏。這類滲漏管道的透 水性極不均勻，滲透邊界條件比較復雜。 （二）滲漏通道連通性 第四系松散沉積層滲漏的連通性主要決定于地層結構特征，而這又與地貌發(fā)育情況密 切相關。山 區(qū)河流的中上游，河床沖積層，多由單一的砂卵石組成，滲透性大，連通性 好，作為壩基時，應予以清除，或進行專門的防滲處理。在河流中下游，河谷覆蓋層呈多 層結構，細顆粒成分明顯增多，滲透性相對減弱，有的形成二元或多元結構的土體結構， 透水層與隔水層相互疊置，這樣就可以利用連續(xù)分布的隔水層作為壩基的防滲層，使下部 強透水層因缺乏滲口和出口而失去連通性，如圖 10 2（口）所示。但當上部的隔水層分 布不連續(xù)，延展面積小時，則下部透水層連通性好，會導致大量的集中滲漏，如圖 10 2(b)所示。 基巖透水性、透水 帶及喀斯特管道的連通性則受巖性、地質構造、地形地貌、 覆蓋層等特征因素控制，情況比較復雜。一般說，巖性特征、各種結構面的成因、 發(fā)育程度、喀斯特發(fā)育程度以及滲透通道與隔水層的組合關系、隔水層厚度、連續(xù) 性和完整性、以及滲漏通道的走向、高程與壩的關系，是控制壩區(qū)滲漏的主導 因素。 一、壩區(qū)滲漏量的計算 在定性分析了壩區(qū)滲漏的地質條件以后，尚需對其滲透量進行定量計算，借以確定防滲措施。 圖 10 3 壩基滲透量計算簡圖 (a)單層透水壩基； (b)雙層透水壩基 1一 不透水巖層； 2一透水巖層； 3一弱透水巖層 式（ 10 4）計算滲透系數(shù)的加權平均值。再視情況分別按式 (10 2)、式 (10 3)計算 滲透量。 Ki Ti+K2 T2+? +K— Tn(10 4) K平均一一 Tl+12+? +T。 若上下層的滲透系數(shù) K值相差不超過 10倍，可用加權平均的滲透系數(shù)數(shù)值，按式 (10 2)計算滲透量；若上下層滲透系數(shù) K值相差在 10倍以上，則先將地層分為兩組， 分 別 計 算 滲 透 系 數(shù) 的 加 權 平 均 值 ， 再 按 式 (10 3)計 算 滲 透 量 。 在實際工作中，往往會遇 到較復雜的壩基地質剖面，如圖 10 4所示。此時應根據(jù)具 體地質條件，分段計算出單寬壩基滲透量 g，再按式 (10 5)計算總滲透量 Q。 Q一 l/2[ql Zl+(qi+q2)Z2+ ? +(q,1+q.)Z.+qn/*U] (10 5) 式中 q，、 q?、 q。一一斷面 ?、咒的單寬滲透量； Z，、 /：、?、 Z。一一相鄰兩斷面的距離。 囝 1%213日 4圉 5 ~6 距離 (m) 圖 10 4復雜地質條件下的壩基滲漏量分段計算示意圖 卜一基巖； 2亞黏土； 3砂土； 4一砂卵石； 5一黏土夾層； 6碎石土 （二）繞壩滲漏量的計算 若在壩肩地帶存在有溝通上下游的滲漏通道，則可形成繞壩滲透。壩肩滲漏帶處于兩 種地下水流的作用，即岸坡中原來向河谷流動的地下水和庫水繞過壩肩向壩下游的地下水 流 。這 兩 種 地 下 水 流 的 相 互 作 用 的 結 果 決 定 了 繞 壩 滲 漏 帶的寬度 (B)。 當壩肩地帶是由均質巖體組成，且地下水位低于河床水位時，其滲漏量計算是先根據(jù) 壩上下游的地形特征，繪制滲透水流的流網(wǎng)線圖，如圖10 5所示。 圖 10 5 繞壩滲漏計算圖 從圖 10 5中可以看出，繞壩滲透的流線不會無止境地向岸內擴展，隨著至壩肩距離 的增大，滲透途徑加長，水力坡降降低，單寬滲透量減少。其中單寬滲透量小于允許值， 且距壩肩最近斷面構成了繞壩滲漏邊界。其次按流線把滲漏帶劃分為若干滲漏帶，按式 (10 6)逐一計算各滲透帶的滲漏量，最終將其匯總即為該帶的繞壩滲漏量。 H2 AH Q=K△ 6（墨生 {! (106) 一 T 式中 K一一一巖土體的滲透系數(shù)， m/d； Ab某一滲流帶的寬度， m； L一一一某一滲流帶的長度， m； H，一一水庫正常高水位至隔水層頂板的高差， m； Hz水庫下游水位至隔水層頂板的高差， m。 如果壩肩地帶的地下水，在水庫蓄水前是補給河水的，水庫蓄水后繞壩滲漏帶的寬度 (B)則受岸坡原來地下水狀況和庫水繞滲水流的共同作用所制約，如圖10 6所示，此 時滲漏帶寬度取決于水庫壅水高度和地下水回水后的坡降，如果壅水高度 H增加，繞滲 帶的寬度 (B)亦相應增大；同理，如果岸坡原來 的地下水流的坡降越小，則繞滲帶寬度越大。對于非均質巖體組成的壩肩和有集中滲漏帶（如斷層破碎帶、喀斯特管道）存在的壩 肩，則應根據(jù)地質條 件劃分滲漏帶，分別予以計算。 總之，在壩區(qū)滲漏量計算過程中，首先應對 工程地質條件進行分析，查明滲漏計算的邊界條件，包括滲漏通道埋藏條件、分布范圍、地下水位等，同時應確定水文地質參數(shù)，其次才 能進行計算。 第三節(jié)壩基的滲透變形 壩基巖土體在滲透水流作用下，使其某些顆粒移動或顆粒成分、結構發(fā)生改變的現(xiàn)象 稱為滲透變形。滲透變形可引起壩基巖土體強度降低，滲透性增大，嚴重的滲透變形不僅 影響工程效益，而且危及大壩穩(wěn)定。如國際大壩委員會統(tǒng)計（ 1989年），45座因地質問題 失事的壩中，有 25座（ 占 55%）是與滲透變形破壞有關。 一、壩基滲透變形的形式 壩基滲透變形的類型主要有管涌、流土、接觸沖刷和接觸流失四種類型。 1．管涌 管涌是指土體內的細顆?；蚩扇艹煞钟捎跐B流作用而在粗顆?？紫锻ǖ纼纫苿踊虮粠? 走的現(xiàn)象。一般又可稱為潛蝕作用，可分為機械潛蝕和化學潛蝕。管涌可以發(fā)生在壩閘下 游滲流逸出處，也可以在砂礫石地基中。在基巖地區(qū)，若巖體中裂隙被可溶鹽充填，或裂 隙充填物為可溶鹽膠結時，也可因地下水的化學溶蝕作用和滲透動水壓力的作用，形成滲 透通道，即化學潛蝕。此外，穴 居動物（如各種田鼠、蚯蚓、螞蟻等）有時也會破壞土體 結構，若在堤內外構成通道，亦可形成管涌，稱之“生物潛蝕”，如黃河大堤曾出現(xiàn)過這 種現(xiàn)象。 2．流土 流土是指在上升的滲流作用下，局部黏性土和其他細粒土體表面隆起、頂穿或不均勻 的砂土層中所有顆粒群同時浮動而流失的現(xiàn)象。一般發(fā)生于以黏性土為主地帶。壩基若為 河流沉積的二元結構土層組成，特別是上層為黏性土，下層為砂性土地帶，下層滲透水流 的動水壓力如超過上覆黏性土體的自重，就可能產(chǎn)生流土現(xiàn)象。這種滲透變形常會導致下 游 壩 腳 處 滲 透 水 流 出 逸 地 帶 出 現(xiàn) 成 片 的 土 體 破 壞 、冒 水或翻砂現(xiàn)象。 3．接觸沖刷 接觸沖刷是指滲透水流沿著兩種滲透系數(shù)不同的土層接觸面或建筑物與地基的接觸流 動時，沿接觸面帶走細顆粒的現(xiàn)象。 4．接觸流失 接觸流失是指滲透水流垂直于滲透系數(shù)相差懸殊的土層流動時，將滲透系數(shù)小的土層 中細顆粒帶進滲透系數(shù)大的粗顆粒土的孔隙的現(xiàn)象。 一、滲透變形產(chǎn)生條件 土體的滲透穩(wěn)定性決定于滲透水流對土體的作用力與土體阻抗力這一對矛盾的發(fā)展變 化過程。土體對滲透水流的阻抗能力稱為抗?jié)B強度。當滲透動水壓力大于土體的 抗?jié)B強度 時，滲透變形即可發(fā)生。因此，分析滲透變形產(chǎn)生條件，主要是分析土體結構特征和滲透 水壓力。 1．土體結構因素分析 壩基產(chǎn)生滲透變形的實例表明：土體結構，特別是顆粒組成的均勻性，是形成潛蝕或 流土的主要原因，具體表現(xiàn)在下面幾個方面。 (1)粗細顆粒粒徑比。能在粗顆粒骨架之間孑 L隙通過的細顆粒，其粒徑小于孔隙直 徑。據(jù)試驗資料證明，只有矗大／矗小 20時，才易于形成管涌。 (2)土顆粒級配的不均勻系數(shù)。土顆粒的級配反映了土體粗細顆粒含量分布狀況。當 細粒含量較多時，致使粗顆 粒不能相互接觸構成骨架。研究表明： Cu 10的土易產(chǎn)生以 流土為主要形式滲透變形； Cu20的土易產(chǎn)生管涌為主要形式的滲透變形； lOCu20 的土，勵可能產(chǎn)生流土，也可能產(chǎn)生管涌。 (3)土層結構。多層結構的松散土層發(fā)生滲透變形的可能性決定于滲透水層與不透水 層上下組合關系、相對厚度、透水層性質及其連通性。在二元結構情況下，當黏性土在 上、砂性土在下，且黏性土層厚而完整時，則不易產(chǎn)生滲透變形。但當黏性土薄或不完整 時，易在壩的下游產(chǎn)生流土隆起，并相繼產(chǎn)生下層砂土管涌。 2．水動力條件 滲透壓力是滲透水流作用在單位土體上的壓力，其大小主要與滲透水流的水力坡降和 水的重度有關，即 D動一 rwi （ 10 7） 式中 D動 動水壓力， kN／ rri3； %—— 水的重度， kN／ m3； z滲透水流的水力坡降。 庫水滲入壩下透水層，至下游排泄出來，其滲流方向在不同部位是不同的，如圖 10 7所示。 壩前滲入段，滲透水流是由上向下，使土體壓實。在壩基下滲透水流是水平 的，動水壓力與滲流方向一致，此時如果土體顆粒對動水壓力的阻抗力小于動水壓力，則 會沿動水壓力方向，順水流向下游移動。在壩下游坡腳處，是滲透水流逸出段，滲透水流由下向上，是滲透變形的危險區(qū)。 分析滲透水流水力坡降與土層臨界水力 坡降的關系，是確定能否產(chǎn)生滲透變形的主要方法。所謂土層的臨界水力坡降是指滲透水流使土體發(fā)生滲透變形極限平衡狀態(tài)時所 具 有 的 水 力 坡 降 。 其 理 論 值 大 小為 icr一 (G。 1)（ 1咒） (10 8)式中 i， 一 一 臨 界水力坡降； Gs 土粒比重； 咒 —— 土的孔隙率。 水力坡降相比較，若實際水力坡降小于允許水力坡降則滲透變形是安全的，否則是危險 一般情況下，當滲透 水流的實際水力坡 AH水位差(AH=HlH2) 降大于土體臨界水力坡降時，則會產(chǎn)生滲透變形破壞。但在滲透變形穩(wěn)定性評價時，為了 工程安全，應確定防止?jié)B透變形破壞的允許水力坡降，以土的臨界水力坡降除 ～ 2． O 的安全系數(shù)確定。 關于臨界水力坡降的確定，對于中小型工程和地層結構簡單的地基，可以用經(jīng)驗公式 或理論公式計算；對于大型工程和地層復雜的地基應通過專門 試 驗確定。 確定了臨界水力坡降，除以安全系數(shù)即可得到允許水力坡降。把允許水力坡降與實際 壩基可能滑動類型的確定， 是進行壩基抗滑穩(wěn)定計算、壩基巖體力學模型試驗，以及 定性和定量評價壩基穩(wěn)定性的先決條件。 二、壩基抗滑穩(wěn)定分析 （一）壩基巖體滑動的邊界條件 壩基巖體的表層滑動問題的邊界條件比較簡單，壩基抗滑穩(wěn)定性主要取決于壩體混凝 土與基巖接觸面的抗剪強度；淺層滑動發(fā)生于壩基巖體淺部，抗滑穩(wěn)定性決定于淺部巖體 的抗剪強度；壩基深層滑動的邊界條件比較復雜，除去需要形成連續(xù)的滑動面以外，還必 須有其他軟弱面在周圍切割，才能形成滑動破壞，即滑