【正文】 定計算中,滑動面一般由三條直線組成,如下圖73所示的dc、cb和ba分別位于砂礫保護(hù)層中、粘土斜墻內(nèi)和斜墻與壩身接觸面處。通過折點b、c處的塊間破裂面將滑動土體分層三塊，其重量分別為WWW3。bb‘面上的塊間作用力P1平行于ab，cc’面上的作用力P2平行于bc?；瑒用鎐d處壩殼無黏性土料的內(nèi)摩擦角為φ3，bc面上的斜墻黏性土料的凝聚力為cN2，F(xiàn)3K=tanφ3KN3 、F2K=c2l2K+tanφ2KN2,其中l(wèi)2為bc面長度?；瑒用鎍b位于無黏性土與斜墻交界面上，其抗剪強(qiáng)度應(yīng)取二者中較小者。注意到壩殼砂性土料的抗剪強(qiáng)度為τs=σtanφ1，斜墻黏性土料的抗剪強(qiáng)度為τn=c2+σtanφ2,強(qiáng)度包線如圖74所示。在二者交點A處，給出相等的抗剪強(qiáng)度。A點的法向應(yīng)力σc為臨界應(yīng)力，可由令τs=τn得到。當(dāng)ab面上的實際法向應(yīng)力σσc時，屬于圖中A點以左的范圍，砂性土抗剪強(qiáng)度相對較低；當(dāng)σσc時，屬于A點以右的范圍，黏性土抗剪強(qiáng)度相應(yīng)較低。而ab面上的實際法向應(yīng)力σ，可由土豬自重應(yīng)力求得，σ=γ土hcos2α1，式子中γ土以及h分別為土壤容重和土柱的高度。令σ=σc可以確定ab面上的臨界點e，如圖73中所示，預(yù)示對位于E點以上的區(qū)域ae，應(yīng)采用砂性土料的抗剪強(qiáng)度計算抗剪力；位于e點以下的eb區(qū)域，應(yīng)采用黏性土料的抗剪強(qiáng)度計算抗剪力。但為簡化計算，有的采用黏性土的內(nèi)摩擦角和凝聚力的一半作為整個接觸面的抗剪強(qiáng)度即τ=c22+σtanφ2,也有的采用砂性土的抗剪強(qiáng)度，為分析方便，這里采用后者，取ab面上抗剪力為F1K=tanφ1KN1，N1為ab面上的法向應(yīng)力。采用（1）同樣的分析方法，有滑動土塊abb1沿ab方向力的平衡可得：1KW1cosα1tanφ1+P1W1sinα1=0 (73)同理，由滑動土塊bb1c1c沿bc的方向力的平衡可得：1Ktanφ2W2cosα2+P1sinα1α2+1Kc2l2+P2W2sinα2P1cosα1α2=0 74再由滑動土塊cc1d沿dc方向力的平衡可得：1Ktanφ3W3cosα3+P2sinα2α3W3sinα3P2cosα2α3=0 （75） 聯(lián)立上述，消除PP2可解的K。為求解方便,可令:f1=tanφ1K，f2=tanφ2K，f3=tanφ3K，c239。=c2K及n1=f1f3，n2=f2f3，n3=c39。2f3代入上述三式可解得：Af33+Bf32+Cf3D=0 76式子中: A=n1n2m1a1a2；B=n1n2m1a1a2+n2W2W1m2a2c1+n3l2W1a2c1c2+n1m1a2b1+n2a1a2； C=n2W2W1m2b2c1+n3l2W1b2c1c2+n1m1b1b2+n2a1b2+W2W1a2c1+a2b1+W3W1m3c1c2； D=W3W1c1c2+W2W1b2c1+b1b2。 其中：a1=m2m11+m12； a2=m2+m31+m22；b1=1+m1m21+m12； b2=1+m2m31+m22； c1=1+m12； c2=1+m22。 由上式（76）求得f3后，則壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)K為：K=tanφ3f3 為求得最小的安全系數(shù)Kmin，一般需要假定至少2個水位，在每一個水位下至少假定3個α3，對每一個α3至少假定3個α2，α1不變，重復(fù)計算Kmin。由于重復(fù)計算的Kmin相差無幾,因此,本次設(shè)計中我們暫且假設(shè)在每一個水位下假設(shè)1個α3，對每一個α3假定1個α2，α1=34186。不變，計算Kmin。其中(0186。α329186。、0186。α234186。）。計算土體重量的時候，對無黏性土，水上、水下部分分別采用濕容重和浮容重；對黏性土位于上、下有水位之間的部分擁飽和容重。需要指出的是，折線法分析壩坡穩(wěn)定屬于有效應(yīng)力分析，式子c、φ應(yīng)采用有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)。關(guān)于空隙壓力和滲流力的影響，對于無黏性壩殼，由于滲透系數(shù)大，透水性好，孔隙力容易排出不易形成土體內(nèi)空隙壓力，施工期空隙壓力及穩(wěn)定滲流期超凈孔隙水壓力忽略不計，認(rèn)為壩殼荷載全部由土粒骨架承擔(dān)，中應(yīng)力等于有效應(yīng)力，庫水位降落期孔隙水壓力由流網(wǎng)法確定。對于斜墻黏性土料，Ⅰ、Ⅱ級壩，一般設(shè)計施工時要求填筑標(biāo)準(zhǔn)很高，壓實成都很好，故可以認(rèn)為是不可壓縮的，不可壓縮土體不會產(chǎn)生孔隙壓力。對于Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級壩，通常為簡化計算而忽略不計。但斜墻很厚，則應(yīng)計入空隙壓力或滲流力。一、 當(dāng)水位為設(shè)計洪水位時：我們假定α3=23186。、α2=28186。時，進(jìn)行計算K則可知：f1=tanφ1K=，f2=tanφ2K=，f3=tanφ3K= 其中：m1= m2= m3= α1=34176。 則由此可以計算： a1=m2m11+m12=； a2=m2+m31+m22=； b1=1+m1m21+m12=； b2=1+m2m31+m22=； c1=1+m12=； c2=1+m22=。 c239。=c2K= 。 n1=f1f3=， n2=f2f3=， n3=c39。2f3= 在計算機(jī)上上進(jìn)行面積計算，可以知道：A1=； A2=。 A3= 在計算機(jī)上進(jìn)行計算可以求得：W1=γ砂礫石A1=103=104KN W2=γ黏土A2=103=104KN W3=γ砂礫石A3=103=104KN 將以上的數(shù)據(jù)代入式（76）中，最終求得f3=所以：K設(shè)計洪水位=tanφ3f3=tan23176。=K= ，計算最小安全系數(shù)，可以知道計算出來的安全系數(shù)K校核洪水位K=。容許最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K至如下表所示：容許最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K運行條件工程級別ⅠⅡⅢⅣ、Ⅴ正常運行 非常運行正常運用加地震由此可知。此土石壩在設(shè)計上是合理的、安全的。第八章 地基處理及裂縫處理土石壩地基處理應(yīng)力求做到技術(shù)上可靠，經(jīng)濟(jì)上合理。筑壩前要完全清除表層的腐殖土，以及可能發(fā)生集中滲流和滑動的表層。 地基清理大壩基礎(chǔ)至壩腳線外10m的范圍內(nèi)的樹根、雜草、耕枯土、垃圾、河床的淤泥、沙壤土等應(yīng)清理干凈，地質(zhì)勘探的鉆孔，試坑，平洞井，泵等均應(yīng)回填，壩基清理后，應(yīng)平整夯實，無明顯陡砍和臺階，坡度一般不陡于1:，為了避免土壩與岸坡的接觸面產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象，壩體岸坡應(yīng)削成斜面活著是接觸面，不應(yīng)成臺階狀，反坡或突然變坡。應(yīng)對壩基進(jìn)行平整，震動碾壓或夯板夯實。 土石壩的防滲處理學(xué)習(xí)過的壩基防滲措施與偶截水槽、板鋪蓋、混凝土防滲墻、帷幕灌漿、化學(xué)材料灌漿等。滲流控制的餓原則是“上游堵，下游排”。由于本壩壩基巖性簡單，巖石裂隙發(fā)育程度不高，無斷層通過，裂隙連通性較差，為弱透水層，壩基不存在滲漏破壞的可能性。因此，在本壩的設(shè)計中，我們采用粘土斜墻防滲體進(jìn)行土石壩的防滲處理。 土石壩與壩基的連接由于壩體是建基巖上的，多以，本壩在壩底做成混凝土齒墻與壩基進(jìn)行連接， 土石壩與邊坡的連接土石壩的岸坡應(yīng)清理成緩慢的坡度，不應(yīng)為階梯狀或反坡。對不宜消除的反坡用貼補(bǔ)混凝土進(jìn)行修整，填補(bǔ)凹坑，當(dāng)岸坡上緩下陡時，巖石岸坡不陡于1::；土岸坡不陡于1:；砂礫壩殼部位的岸坡以維持岸坡自身的穩(wěn)定為原則。為延長滲徑，粘土斜墻在岸坡結(jié)合處適當(dāng)?shù)募訉?，斜墻一般加?/41/3。 裂縫處理土石壩裂縫按其產(chǎn)生的原因分為干縮和凍融裂縫、變形裂縫、滑動裂縫和水力剪裂縫。干縮裂縫是由于土體表面失水發(fā)生收縮，而土體內(nèi)部不收縮或收縮很小使表層土受到約束，產(chǎn)生拉應(yīng)力而形成裂縫。凍融裂縫是由于土體凍結(jié)后氣溫驟降，表層凍土收縮時受到內(nèi)部未降溫土的約束，因而發(fā)生在表層。此裂縫深度不大，但要注意不讓雨水進(jìn)入其中，以免發(fā)生沖蝕使裂縫擴(kuò)展，在寒冷地區(qū)，土石壩表層有足夠厚度的非粘性土保護(hù)層，可防止凍裂。由于壩體不均勻沉降引起的，這種裂縫一般規(guī)模較大，深入壩體內(nèi)部，是破壞壩體完整性的主要裂縫。而引起壩體不均勻沉降的因素很多，有壩址、地形、筑壩材料等的性質(zhì)。壩基均勻變形，壩體內(nèi)部有無建筑物和施工質(zhì)量等對這種變形應(yīng)對其壩址做一定處理，對填筑材料的含水量應(yīng)控制在塑性附近，故這時土料壓塑性小，抗拉強(qiáng)度大，在施工過程中停歇時，應(yīng)在壩體表面、無粘性土或松土保護(hù)，防止發(fā)生干縮和凍融裂縫，這種裂縫如果不處理雖是表面的，但竣工后會2加速變形，有可能發(fā)生裂縫部位加原反濾層或外加反濾層防止漏水。由于滑移土體發(fā)生位移而出現(xiàn)的裂縫。此裂縫與發(fā)生在滑坡頂部。此裂縫是滑坡的前兆，一旦發(fā)生將迅速延伸擴(kuò)展，應(yīng)密切注意和及時處理。由于水壓力引起的水平或垂直裂縫。裂縫處理：（1）當(dāng)裂縫位于內(nèi)部或延伸至深處時，可采取灌漿處理（2）對于深度小于5m的裂縫，一般可采用人力挖除回填，深度大于5m的裂縫可用簡單機(jī)械開挖回填。第九章 工程量的計算 壩基開挖工程量的計算由于本壩為土石壩,一次開挖量Q== 土石壩工程量的計算粘土的用量計算：由計算機(jī)計算得到，黏土的斷面面積為A黏土=Q黏土=A黏土L== 砂礫石用量的計算：有計算機(jī)計算得到，砂礫石斷面面積為A砂礫石=Q砂礫石=A砂礫石L== 參考文獻(xiàn)[1] 水電部五局、東北院土石壩設(shè)計（上、下冊）.水利電力出版社.[2] 馬文英、劉建中、（上、下冊）.黃河水利出版社.[3] 高速水力學(xué)國家重點實驗室（四川大學(xué)）編、（上、下冊）.高等教育出版社.[4] .[5] 水工計算手冊（第三、四卷）.水利電力出版社[6] 河海大學(xué)、大連理工大學(xué)、西安理工大學(xué)、（第三版）. 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