【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 水過(guò)程中荷載和應(yīng)力狀態(tài)不斷發(fā)生變化，土體中的孔隙水壓力和土骨架所承受的應(yīng)力也相應(yīng)地發(fā)生變化，并隨著孔隙水壓力的擴(kuò)散傳播而進(jìn)行調(diào)整。最后，超過(guò)穩(wěn)定滲流的孔隙水壓力逐步消散，外載壓力相應(yīng)轉(zhuǎn)移到土骨架上使之發(fā)生壓縮變形直到穩(wěn)定，這一過(guò)程叫固結(jié)。固結(jié)分析的目的是，了解防滲體和粘性土壩基中的孔隙水壓力及沉降變形隨時(shí)間的變化情況，評(píng)價(jià)其對(duì)壩坡穩(wěn)定和壩基承載力的影響?！」探Y(jié)分析的基本方程　　　　　　　　　　　u孔隙水壓力；　Cv土的固結(jié)系數(shù)；　k滲透系數(shù)；　e壓實(shí)過(guò)程土的平均孔隙比；　γ0水的容重；　av土的壓縮系數(shù)。應(yīng)力分析　　壩的穩(wěn)定和固結(jié)與壩的應(yīng)力及變形狀態(tài)密切相關(guān)，但是，目前還沒(méi)有比較完善的計(jì)算模型來(lái)描述這種關(guān)系?，F(xiàn)有的穩(wěn)定和固結(jié)計(jì)算方法都是采用比較簡(jiǎn)單的模型從某種角度來(lái)進(jìn)行分析，它不能提供滑動(dòng)土體的破壞發(fā)展過(guò)程以及壩體個(gè)部分在抗滑穩(wěn)定中所起的作用等方面的信息。而應(yīng)力分析則可以從另一個(gè)角度來(lái)評(píng)價(jià)壩的穩(wěn)定和安全性。應(yīng)力分析和固結(jié)分析目前主要針對(duì)高壩進(jìn)行，計(jì)算結(jié)果只供設(shè)計(jì)參考。六、土石壩的筑壩材料　　就地取材是土石壩的一個(gè)主要特點(diǎn)。壩址附近土石料的種類及其工程性質(zhì)，料場(chǎng)的分布、儲(chǔ)量、開(kāi)采及運(yùn)輸條件等是進(jìn)行土石壩的重要依據(jù)。 原則上講，一般土石料都可選作碾壓式土石壩的筑壩材料。對(duì)設(shè)計(jì)者的要求是選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，將土石料在壩體的各部分進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐渲?，以使所選擇的壩型和所設(shè)計(jì)的壩體剖面經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠和便于施工。對(duì)筑壩土石料提出的一般要求是：１） 具有與使用目的相適應(yīng)的工程性質(zhì) ?！? ２） 土石料的工程性質(zhì)在長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)保持穩(wěn)定 ?！? ３） 具有良好的壓實(shí)性能 。防滲體土料選擇的幾個(gè)參數(shù)?。保┓罎B性　２）抗剪強(qiáng)度?。常嚎s性　４）抗?jié)B穩(wěn)定性?。担┖俊。叮╊w粒級(jí)配　７）膨脹量及體縮值?。福┛扇茺}、有機(jī)質(zhì)含量 壩殼料　　壩殼料主要用來(lái)保持壩體的穩(wěn)定，應(yīng)具有比較高的強(qiáng)度。下游壩殼水下部位以及上游壩殼的水位變動(dòng)區(qū)內(nèi)則要求具有良好的排水性能。砂、礫石、卵石、石、碎石等無(wú)粘性土料以及料場(chǎng)開(kāi)采的石料和由樞紐建筑物中開(kāi)挖的石渣料，均可作為壩殼材料，但應(yīng)根據(jù)其性質(zhì)配置與壩殼的不同部位。反濾料、過(guò)渡料和排水材料　　應(yīng)采用質(zhì)地致密堅(jiān)硬，具有高度抗水性和抗風(fēng)化能力的材料，風(fēng)化料一般不能用作反濾料。宜盡量利用天然沙礫料篩選，當(dāng)缺乏天然沙礫料時(shí)，也可人工軋制，但應(yīng)選用抗水性和抗風(fēng)化能力強(qiáng)的母巖材料。第三節(jié) 土石壩中的滲流分析滲流分析的內(nèi)容包括：1) 確定浸潤(rùn)線的位置；2) 確定滲流的主要參數(shù)―滲流流速與坡降；3) 確定滲流量。滲流分析的目的在于；1) 對(duì)初選的壩的形式與尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)，確定對(duì)壩坡穩(wěn)定有重要影響的滲流作用　 力，為核算壩坡穩(wěn)定提供依據(jù)。2) 進(jìn)行壩體防糝布置與土料配置，根據(jù)壩體內(nèi)部的滲流參數(shù)與滲流逸出坡降，　 檢驗(yàn)土體的滲流穩(wěn)定，防止發(fā)生管涌和流土，在此基礎(chǔ)上確定壩體及壩基中　 防滲體的尺寸和排水設(shè)施的容量和尺寸。3) 確定通過(guò)壩和河岸的滲流水量損失并設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)的容量。　 壩體和河岸中的滲流均為無(wú)壓滲流，有浸潤(rùn)面存在，大多數(shù)下可作為穩(wěn)定滲　 流。水位急降時(shí)則產(chǎn)生不穩(wěn)定流，需要考慮滲流浸潤(rùn)面隨時(shí)間變化對(duì)壩坡　 穩(wěn)定的影響。一、滲流特性及基本方程　　土石壩壩體和河岸中的滲流均為無(wú)壓滲流，有浸潤(rùn)面存在，大多數(shù)情況下可看作穩(wěn)定滲流。水位急降時(shí)則產(chǎn)生不穩(wěn)定滲流，需要考慮浸潤(rùn)面隨時(shí)間變化對(duì)壩坡穩(wěn)定的影響。土石壩中滲流流速v和坡降J的關(guān)系一般符合如下的規(guī)律：基本方程由達(dá)西定律和連續(xù)條件 可得二維滲流方程不透水地基上矩形土計(jì)算：　假定任一鉛直過(guò)水?dāng)嗝鎯?nèi)各點(diǎn)滲流坡降均相等，則全斷面的平均流速v等于：　　　v =K(dy/dx) （1） 設(shè)q為單寬滲流量，則：　q=vy=ky(dy/dx) （2） 將（2）式自上游面水深至下游面逸出點(diǎn)高寬H2積分，得：　H12H22=(2q/K)L （3） 即 q=K(H12H22)/2L （4） 積分（2）式，可得浸潤(rùn)線方程: H12y2=(2q/K)x 或　 y= 根號(hào)[H12(2q/K)x] 浸潤(rùn)線方程是一個(gè)二次拋物線。 水力學(xué)方法　　有很多方法可以進(jìn)行滲流分析，水力學(xué)方法簡(jiǎn)單實(shí)用，所以著重介紹水力學(xué)　方法?！∷W(xué)方法可用來(lái)近似確定浸潤(rùn)線的位置,計(jì)算滲流流量、平均流速和坡降?！∷W(xué)方法采用的基本假定是：（1） 滲流為緩變流動(dòng)，等勢(shì)線和流線均緩慢變化。滲流區(qū)可用矩形斷面的滲流　　　場(chǎng)模擬圖54（a）　　　滲流量q和滲流水深Hx的計(jì)算公式為:　　　　式中H1,H2分別為上，下游水深；　　　　　　　L滲流區(qū)長(zhǎng)度；　　　　　　　x計(jì)算點(diǎn)至下游面的距離。（2） 不同滲透系數(shù)的豎向條帶土層或是水平條帶土層均可以一等效的均質(zhì)土代替。代替土層的寬度dl或厚度dh按所通過(guò)的滲流量不變的原則予以確定。 （3） 上游三角形棱體可以用一等效的矩形體代替，當(dāng)壩體和壩基滲透系數(shù)相同　　流網(wǎng)法流網(wǎng)法是一種圖解法。流網(wǎng)圖繪制方便，當(dāng)壩體和壩基中的滲流場(chǎng)不十分復(fù)雜時(shí)，其精度尚能滿足設(shè)計(jì)要求。在此僅做簡(jiǎn)單介紹。　　　　　滲流變形及其危害 　　滲流對(duì)土體產(chǎn)生滲流作用力,從宏觀上看,這種滲流力將影響壩的應(yīng)力和變形狀態(tài),應(yīng)用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法可以進(jìn)行這種分析。從微觀上看，滲流力作用于無(wú)粘性土的顆粒以及粘性土的骨架上，可使其失去平衡，生以下幾種形式的滲流變形： （1） 管涌。指壩體和壩基土體中部分顆粒被滲流水帶走馬觀花現(xiàn)象。細(xì)顆粒被　　　帶走后，孔隙擴(kuò)大，管涌還將進(jìn)一步發(fā)展。一般將管涌區(qū)分為內(nèi)部管涌與　　　外部管涌?jī)煞N情況，前者顆粒移動(dòng)只發(fā)生于壩體內(nèi)部，后者顆?？杀粠С觥　　误w之外。管涌只發(fā)生于無(wú)粘性土中。 （2） 流土。指在滲流作用下，粘性土及均勻無(wú)粘性土體被浮動(dòng)的現(xiàn)象。流土?！　　∫?jiàn)于滲流從壩下游逸出處。 （3） 接觸沖刷。指細(xì)粒土（砂土或粘土）與粗粒土交界面上，細(xì)粒土被滲流水　　　沖動(dòng)發(fā)生破壞的現(xiàn)象。此時(shí)滲流方向與交界面平行。 （4） 剝離。指粘性土與粗粒土接觸面上，由于滲流作用使土顆粒與整體結(jié)構(gòu)分　　　離的現(xiàn)象。剝離可發(fā)生于粘性土與反濾層交界面處。（5） 化學(xué)管涌。指土體中的鹽類被子滲流水溶解帶走的現(xiàn)象。第四節(jié)、土石壩的壩基處理　土石壩底面積大，壩基應(yīng)力較小，壩身具有一定適應(yīng)變形的能力，壩身斷面分區(qū)和材料的選擇也具有靈活性，所以，土石壩對(duì)天然壩基的強(qiáng)度和變形要求，以及處理措施所達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)等，都可以略低于混凝土壩。但是，土石壩壩基的承載力、強(qiáng)度、變形和抗?jié)B能力等條件一般不如混凝土壩，所以，對(duì)壩基處理的要求絲毫也不能放松。據(jù)國(guó)外資料統(tǒng)計(jì)，土石壩失事約有40%是由于壩基問(wèn)題引起的，可見(jiàn)壩基處理的重要性。壩基處理技術(shù)近年來(lái)業(yè)已取得了很大的進(jìn)展，從國(guó)內(nèi)外壩工建設(shè)的成就來(lái)看，很多地質(zhì)條件不良的壩基，經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理以后，都成功地修建了高土石壩。如：加拿大在深120m的覆蓋層上采用混凝土防滲墻，修建了高107m的馬尼克3號(hào)壩；埃及則在厚225m的河床沖積層上，采用水泥粘土灌漿帷幕，修建了高111m的阿斯旺壩。我國(guó)在深厚覆蓋層上的防滲技術(shù)也已進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列。銅街子壩，小浪底壩，防滲墻的深度均達(dá)70m左右。壩基處理的范圍包括河床和兩岸岸坡。處理的主要要求是：1。控制滲流，減少滲流坡降，避免管涌等有害的滲流變形，控制滲流量；2。保持壩體和壩基的靜力和動(dòng)力穩(wěn)定，不產(chǎn)生過(guò)大的有害變形，不發(fā)生明顯的均勻沉降，竣工后，壩基和壩體的總沉降量一般不宜大于壩高的1%；3。在保證壩安全運(yùn)行的條件下節(jié)省投資?！　∫弧?巖基處理　　巖基處理技術(shù)可參見(jiàn)混凝土壩的有關(guān)內(nèi)容，但處理要求則應(yīng)考慮土石壩的特點(diǎn)?！　‘?dāng)巖基上的覆蓋層較薄