【正文】 KK )~(?③ 堆石體的內(nèi)摩擦系數(shù) 巖石堅硬，摩擦系數(shù)大 鉛直壓應(yīng)力增大，摩擦系數(shù)?。▔核?，粒徑變?。? （ 4）堆石體石料選擇和分區(qū) 應(yīng)選用新鮮、堅硬、軟化系數(shù)小、抗侵蝕、抗風(fēng)化能力強的巖石。中國 30m以上大壩中，土石壩占近 60％；大量高、復(fù)雜的土石壩在建、待建。給當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷纳敭a(chǎn)造成巨大損失。這與法向壓應(yīng)力的分布規(guī)律一致。 ⑤ 無粘性土料施工，干擾小，氣候影響小，可全年施工。於 6 月 5 日早上十點半，滲水路漸擴大而於壩體內(nèi)形成直徑約 垂直於壩軸的水道，壩體內(nèi)至少已被侵蝕了約 11m，且此滲水道漸往上游面延伸，壩體右岸近巖盤處成曲線型。在水壓減退后張開的裂縫也可以自行閉合。 由于壩體非粘性土沉降速度快，較早達到穩(wěn)定。 ▲ 橫向裂縫 縫的走向垂直于壩軸線。 (2) 變形裂縫 主要由不均勻沉降所引起。 過大沉降： 會導(dǎo)致壩頂高程不足。 土石壩的失穩(wěn)一般是壩坡滑動或壩坡連同地基一起滑動的剪切，這是土石壩特有的。土石體是散粒體結(jié)構(gòu)，對地基的要求比混凝土壩低。但由于壩體形狀和幾何尺寸的變化以及邊界條件極為復(fù)雜，應(yīng)用受到限制。按拱梁分載法計算時，用來計算水平拱圈的應(yīng)力。山頂?shù)孛鎺r溶地區(qū)成為補給地下水的集水區(qū)；地下的節(jié)理、斷層和溶洞形成的儲水網(wǎng)絡(luò)，使巖石軟化、膠結(jié)松散，內(nèi)部揚壓力增大，降低了重力摩阻力； 1963年 10月 9日前的 2周內(nèi)大雨，庫水位達到最高，同時滑動區(qū)和上部山坡有大量雨水補充地下水， 地下水位升高，揚壓力增大，以及粘土夾層、泥灰?guī)r和裂隙中泥質(zhì)充填物中的粘土顆粒受水飽和膨脹形成附加上托力 ，使滑坡區(qū)椅狀地形的椅背部分所承受的向下推力增加，椅座部分抗滑阻力則減小，最終導(dǎo)致古滑坡面失去平衡而重新活動，緩慢的蠕動立即轉(zhuǎn)變?yōu)樗矔r高速滑動?；聲r，滑動體內(nèi)質(zhì)點下滑運動速度為 15～30m/s，涌水淹沒了對岸高出庫水面 259m的凱索村。 。 災(zāi)情： 死亡 421 人。 當(dāng)壩體溫度低于封拱溫度（溫降）時，壩軸線收縮，使壩體向下游位移，產(chǎn)生的彎矩、剪力的方向與水庫水壓力所產(chǎn)生的相同，但軸力方向相反，結(jié)果是拱端上游面受拉、下游面受壓，在拱冠則上游面受壓、下游面受拉。 ?橫縫灌漿之后，拱壩形成整體，具有拱梁作用，此時所受的荷載由拱和梁共同承擔(dān)。 垂直縫： 使拱圈未開裂部分的應(yīng)力增加，原來的拱圈變成具有更小曲率半徑的拱圈，壩內(nèi)應(yīng)力重分配，成為無拉應(yīng)力的有效拱。蓄水開始時，壩體與基礎(chǔ)接觸面已有滲水情形，潰壩前 2～ 3週，右岸翼部滲水量大增，潰壩前 1天此處之滲水量更遽增。目的：①降低壩基的滲透壓力，減少滲流量； ②防止壩基內(nèi)產(chǎn)生機械或化學(xué)管涌。嚴寒地區(qū)應(yīng)另行研究。平行于壩軸線的貫穿性裂縫，破壞壩的整體性；在上游面出現(xiàn)的裂縫會加劇滲漏，使混凝土遭受溶蝕，且揚壓力增大，對壩的應(yīng)力和穩(wěn)定不利；溢流壩面的裂縫將降低抵抗高速水流沖刷的能力；較深的表面裂縫也在一定程度上降低壩的整體性和耐久性。 （ 1） 溫度變化 施工期溫控 壩體混凝土的穩(wěn)定溫度取決于邊界溫度。 運用期 壩體上游面： 計入揚壓力 ——最小主應(yīng)力為壓應(yīng)力 ,smin=0 不計揚壓力 ——smin=(～ )gh g為水的容重； h為壩面計算點的靜水頭。 [s]=R/k 式中： R——材料的極限強度； k——材料強度的安全系數(shù)，一般取 k=3~5，由建筑物的級別及工作情況確定。關(guān)鍵是 確定控制性的軟弱結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀和參數(shù) 。凝聚力作為一種安全儲備，基巖越堅固完整，膠結(jié)越好，安全儲備度越高。 按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計，考慮兩種效應(yīng)作用組合： 短期組合 ——持久狀況或短暫狀況下，可變作用的短期效應(yīng)與永久作用效應(yīng)的組合。如： 荷載及其組合 1）主要荷載 （ 1）自重 —dead load / dead weight （ 2）水壓力 —water pressure / hydraulic pressure （ 3）揚壓力 —uplift pressure （ 4）冰壓力 —ice pressure （ 5）土壓力 —earth pressure / soil pressure （ 6）地震荷載 —earthquake load / seismic load （ 7）溫度荷載 —load of temperature variation （ 1）自重 —建筑物（壩體）及附屬永久設(shè)備的重量 （ 2）水壓力 —靜水壓力（上游、下游）、動水壓力（挑流反弧段）、浪壓力（上游庫水面） （ 3）揚壓力 —壩基揚壓力、壩體揚壓力 兩部分組成：下游水深產(chǎn)生的浮托力（ uplift pressure），上下游水頭產(chǎn)生的滲透壓力（ seepage pressure）。 對于重力壩，要求任意一個剖面（截面）上均滿足穩(wěn)定條件。 特點 ：物理概念明確。 剪力比例法 ——由 FEM計算在設(shè)計荷載作用下滑動面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力分布，求出滑動面上總的抗滑力和滑動力，兩者的比值即為抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。 應(yīng)力分析部分成果 由重力壩剖面和受力特點： 在 空庫 時，壩踵處壓應(yīng)力最大，壩趾處壓應(yīng)力最小，甚至出現(xiàn)拉應(yīng)力； 在 滿庫 時，壩趾處壓應(yīng)力最大，壩踵處壓應(yīng)力最小，甚至出現(xiàn)拉應(yīng)力。 施工期 壩體任何截面上的主壓應(yīng)力應(yīng)不大于混凝土的容許壓應(yīng)力；壩體下游面可容許不大于 。 ▲ 基礎(chǔ)溫差引起的應(yīng)力和裂縫 水平向溫度應(yīng)力 ▲ 壩塊內(nèi)外溫差引起的應(yīng)力和裂縫 混凝土塊體在溫度發(fā)生變化時，其溫度分布是不均勻的。 ▲ 溫度控制標準 ① 基礎(chǔ)溫差：指澆筑塊在基礎(chǔ)約束范圍內(nèi)，混凝土最高溫度與穩(wěn)定溫度之差?？刂苾?nèi)外溫差，主要目的是防止表面裂縫。 ?壩基揚壓力（有帷幕） 揚壓力強度： 壩踵： 排水孔中心線： 壩趾： 其間直線連接 ?壩體揚壓力 當(dāng)壩體未設(shè)排水管時，揚壓力可按三角形分布考慮。梁的作用越大，越需要依靠壩體自重來抵抗水壓力。 一般混凝土具有塑性和徐變特性，在局部應(yīng)力特大的部位，如果變形受限制，經(jīng)過一段時間，混凝土的徐變變形增大，彈性變形減小，使這些特大的應(yīng)力有所降低。相應(yīng)的混凝土溫度稱為 封拱溫度 。 拱壩穩(wěn)定分析 （ 1） 超載法 假定壩基壩肩巖體的力學(xué)參數(shù)不變 ， 逐步增加上游荷載 ， 直到基礎(chǔ)破壞失穩(wěn) ， 由此得到的安全系數(shù)叫 超載安全系數(shù) （ 或超載安全度 )。施工年份 1956～ 1960年。墊座最大高度約 50m，其厚度稍大于壩的厚度。約有 300萬 m3水注入深 200多米的下游河谷，涌浪前鋒到達下游距壩 1400m的瓦依昂峽谷出口處，立波還高達 70m，在匯口處，涌入皮亞韋河，使匯口對岸的蘭加隆鎮(zhèn)和附近 5個村莊大部分被沖毀，共計死亡 1925人 。 特點： 只能求得拱圈上的切向應(yīng)力，不能計算溫度應(yīng)力、地震應(yīng)力、地基變位，不能反映拱壩的真實工作條件。根據(jù)拱和梁各交點（共軛點）處的變位一致的條件，確定拱、梁系統(tǒng)的荷載分配。 特點： 可以考慮非均質(zhì)、各向異性；材料非線性；任何性質(zhì)的荷載，如：滲透力，自重，溫度荷載、灌漿、預(yù)應(yīng)力、地震力、基礎(chǔ)變位等。（人工 ?機械化 ） (4) 結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、運行管理方便、工作可靠，便于維修加高。當(dāng)庫水位驟降時，易引起上游壩坡的失事。8事故” （中國， ） Failure of a total of 62 dams in Henan, China, during an extreme storm in Aug. 1975. Inundated area: 12,000 km2 Known death count: 26,000 Affected population: over 10 million 板橋大壩決口 石漫灘大壩潰決（中國， ） 下游村莊被毀 田崗水庫潰壩 (4) 其他問題 ? 嚴寒地區(qū)，庫面的冰蓋層與壩坡、岸坡凍結(jié)在一起，對壩坡產(chǎn)生很大的冰壓力，易導(dǎo)致護坡的破壞 ? 自由面以上的壩體粘土，在凍融作用下會造成孔穴、裂縫；夏季干旱作用下，易引起干裂而導(dǎo)致集中滲漏 ? 地震地區(qū)，壩坡塌滑的可能性增大；粉砂地基，存在振動液化問題 ? 南方，白螞蟻可以蛀空壩體，導(dǎo)致壩體塌陷、滲漏通道等 土石壩的裂縫 1）類型及其成因 (1) 干縮和凍融裂縫 干縮縫：土體表面失去水分收縮，而土體內(nèi)部不收縮或收縮甚微，表層土體受約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，形成裂縫。特別是防滲體的拉伸縫，對壩的威脅很大，應(yīng)盡量避免。橫縫常貫穿防滲體，對壩的危害很大。拱效應(yīng)使心墻的垂直應(yīng)力減小，如果拱效應(yīng)過大，使垂直應(yīng)力由壓變拉，超過土體的強度，會產(chǎn)生水平裂縫。因其他原因而產(chǎn)生的水平裂縫也可能因水力劈裂作用而擴展。 槽底填土低應(yīng)力區(qū) 潰壩過程照片 破壞過程示意圖 2）裂縫的防治措施 (1) 設(shè)計方面 ? 選擇合適的地形和有利的地質(zhì)條件，并進行處理 ? 合理設(shè)計土石壩的剖面和細部 ? 選擇適宜的土料，采用合理的參數(shù) (2) 施工方面 ? 嚴格控制土料的密實度、含水量、顆粒組成 ? 精心碎土、壓實，避免過大的沉降和變形 (3) 運行管理方面 ? 庫水位驟升、驟降，易導(dǎo)致壩體開裂 ? 初次蓄水，水位上升不宜過快 ? 施