【正文】 。為簡化計算，設(shè)壩基下滑動面傾向下游 ，到壩趾處折轉(zhuǎn) 傾向上游。 L一廠 [(∑ W+G) cosa“ +∑ H sina] (3)雙斜滑動面，如圖 10 12 (c)所示。 f[(∑ w+G) cos口一“一∑ Hsina] ∑ H cosa+(∑ W+G) sina 式中 G壩基滑移巖體重量； 口 —— 滑動面與水平面的夾角； ∑ W壩體重量； 其他符號意義同前。 一抗滑力 由 忌。 取壩軸 線方向上的單寬剖硅 不考慮巖 體的天 然應(yīng)力 、側(cè)向 切割面 和橫向切 割面作 用，按 平面問 題，用極限平衡原鼉 通常有以下三種情況。 3．深層滑移的抗滑穩(wěn)定計算 深層滑移的抗滑穩(wěn)定計算，隨滑移邊界條件而異，且主要受滑動面的產(chǎn)狀及結(jié)構(gòu)面 l 組合形式 所控制 。 (3)利 用 錨 索 或 錨 固 加 固 巖 體 ， 如 圖 10 1 1 ( c ) 所示。 (1)將壩基基巖面開挖成向下游抬高的斜面或臺階狀，如圖 10 11（口）所示。 2．淺層滑移的穩(wěn)定計算 壩基淺層滑移的滑動面位于壩基巖體淺部，其抗滑穩(wěn)定計算表達(dá)式形式同表層滑； 只是滑動面的抗剪指標(biāo)采用壩體下軟弱巖石或破碎巖石的抗剪強度指標(biāo)，而不能采用滑 土與巖石間的抗剪強度指標(biāo)。≥ 1. 00、走 7?！?3． OO。只有滿足以下條件，壩基抗滑穩(wěn)定性才毹 足工程要求，即對重力壩，荷載基本組合時，采用足。因此，廠與廠 7是兩個具有不同含義的摩擦系數(shù)。而抗剪斷強度是抗剪斷試驗求得的抗剪指標(biāo)，即在 f≠ O 條件下， r=otan~39。是 按抗剪斷強度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。 式（ 10 11）適用于計算大中型工程壩體沿基巖接 觸面的抗滑穩(wěn)性；式（ 10 10）適用于中小型工程中的中、低壩條件下，壩體沿基巖接觸面的抗滑穩(wěn)定性。 式中 忌。 由于極限平衡法計算簡明方便 ，又具有一定的精度，所以在工程上得到了廣泛應(yīng)用，下面 介紹這一方法。當(dāng)滑動面傾向下游而無陡立臨空面或滑動 面平緩時，壩趾下游完整的巖體可以起到抵抗壩基巖體滑動作用。 (3)壩下游抗力體的阻滑作用。而計入側(cè)向阻滑作用 （摩擦系數(shù) ）后的安全系數(shù)則分別為 1. 54和 ，可以滿足要求。一般情況下，側(cè)向切割面的阻滑作用是客觀存在的，特別是在斷 層、裂隙走向與河流交角較大，連通性不強時，阻滑作用還是較大的。 (2)切割面的阻滑作用。形成港 動面的通常是一些軟弱結(jié)構(gòu)面，其抗剪強度的大小取決于結(jié)構(gòu)面的成因、性 質(zhì)、充填物懂質(zhì)和厚度、結(jié)構(gòu)面延展性、結(jié)構(gòu)面乎整光滑程度等。壩基巖體的阻滑作鹿 應(yīng)考慮以下幾個方面： (1)滑動面的阻滑作用?；竞奢d組合通常是指壩在正常運行期間可能遇到的正常設(shè)計水位時 設(shè)計洪水的各種荷載組合；特殊荷載組合包括校核洪水位和地震情況下的各種荷載組合。 上述各種荷載并非同時 作用于壩體上。 (4)地震力：在設(shè)計烈度為Ⅶ度以上的地區(qū)應(yīng)計算地震力，包括地震慣性力、地震 水壓力。 、 揚壓力對抗滑穩(wěn)定影響較大，但難以精確計算。 (3)揚壓力：包括浮托力和滲透壓力兩部分。 (2)靜水壓力：作用于壩體上，與庫水深度平方成正比，即 P一丟 ryHi (10 9) 式中 P水壓力， kPa； H， —— 庫水深度， m； rw水的重度， lokN／ Hi3。 1．工程作用力 (1)壩體自重：是其體積和材料重度乘積。 （二）影響壩基抗滑穩(wěn) 定性的因素 壩基抗滑穩(wěn)定性，受到工程作用力和壩基巖體工程地質(zhì)條件的制約。常見的壩基滑移體有契形、棱柱形、錐形，如圖 10 9所示。 滑動面、切割面的共同組合，形成了壩基滑動的滑移體。存在于壩下游距壩趾不遠(yuǎn)的范圍 內(nèi)?？v向切割面順河方向延伸，工程作用力在該面上產(chǎn)生剪應(yīng)力；橫向切割面垂直于河流 方向發(fā)育，它垂 直于工程作用力方向，巖體滑動時在該面上產(chǎn)生拉應(yīng)力。因此，滑動面及其抗剪強度指標(biāo)的確定是壩基抗滑穩(wěn) 定分析的關(guān)鍵。 1．滑動面 滑動面是指壩基巖體滑動破壞時，發(fā)生明顯位移的軟弱結(jié)構(gòu)面，通常構(gòu)成滑動面的有 軟弱夾層、斷層破碎帶、軟弱巖脈、圍巖蝕變帶、緩傾角裂隙、層面等。把允許水力坡降與實際 壩基可能滑動類型的確定， 是進(jìn)行壩基抗滑穩(wěn)定計算、壩基巖體力學(xué)模型試驗，以及 定性和定量評價壩基穩(wěn)定性的先決條件。 關(guān)于臨界水力坡降的確定，對于中小型工程和地層結(jié)構(gòu)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(fù)雜的地基應(yīng)通過專門 試 驗確定。 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(dāng)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。 其 理 論 值 大 小為 icr一 (G。 分析滲透水流水力坡降與土層臨界水力 坡降的關(guān)系，是確定能否產(chǎn)生滲透變形的主要方法。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?biāo)飨蛳掠我苿印? 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。但當(dāng)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。多層結(jié)構(gòu)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(guān)系、相對厚度、透水層性質(zhì)及其連通性。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。土顆粒的級配反映了土體粗細(xì)顆粒含量分布狀況。據(jù)試驗資料證明，只有矗大／矗小 20時，才易于形成管涌。 (1)粗細(xì)顆粒粒徑比。因此，分析滲透變形產(chǎn)生條件，主要是分析土體結(jié)構(gòu)特征和滲透 水壓力。土體對滲透水流的阻抗能力稱為抗?jié)B強度。 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(xì)顆粒帶進(jìn)滲透系數(shù)大的粗顆粒土的孔隙的現(xiàn)象。這種滲透變形常會導(dǎo)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。一般發(fā)生于以黏性土為主地帶。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(jié)構(gòu)，若在堤內(nèi)外構(gòu)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。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。 1．管涌 管涌是指土體內(nèi)的細(xì)顆?；蚩扇艹煞钟捎跐B流作用而在粗顆?？紫锻ǖ纼?nèi)移動或被帶 走的現(xiàn)象。如國際大壩委員會統(tǒng)計（ 1989年），45座因地質(zhì)問題 失事的壩中，有 25座（ 占 55%）是與滲透變形破壞有關(guān)。 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(jié)構(gòu)發(fā)生改變的現(xiàn)象 稱為滲透變形。對于非均質(zhì)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(yīng)根據(jù)地質(zhì)條 件劃分滲漏帶，分別予以計算。 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。其中單寬滲透量小于允許值， 且距壩肩最近斷面構(gòu)成了繞壩滲漏邊界。 當(dāng)壩肩地帶是由均質(zhì)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。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 。一一相鄰兩斷面的距離。 Q一 l/2[ql Zl+(qi+q2)Z2+ ? +(q,1+q.)Z.+qn/*U] (10 5) 式中 q，、 q?、 q。 在實際工作中，往往會遇 到較復(fù)雜的壩基地質(zhì)剖面，如圖 10 4所示。 Ki Ti+K2 T2+? +K— Tn(10 4) K平均一一 Tl+12+? +T。 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(quán)平均值。一般說，巖性特征、各種結(jié)構(gòu)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(guān)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(guān)系，是控制壩區(qū)滲漏的主導(dǎo) 因素。但當(dāng)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(dǎo)致大量的集中滲漏，如圖 10 2(b)所示。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(yīng)予以清除，或進(jìn)行專門的防滲處理。這類滲漏管道的透 水性極不均勻，滲透邊界條件比較復(fù)雜。 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(zhì)現(xiàn)象。透水 帶中的巖性不同，其透水性是有差別的。當(dāng)斷層破 碎帶和裂隙密集帶比較寬大，破碎嚴(yán)重又無充填物或充填物較少時，其透水性很強 烈。當(dāng)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。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。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。 圖 10 1 壩基（肩）滲漏與河谷構(gòu)造關(guān)系示意圖 1河谷； 2水庫回水線； 3溝谷； 4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。 (1)縱谷：巖層走向與河流流向平行或近于平行的河谷稱為縱谷。例如在 褶皺構(gòu)造地區(qū)， 常 見 的 河 谷 構(gòu) 造 有 以 下 三 種 類型 。此外，山坡坡麓地帶常有巖堆和坡積 層，其孔隙大，當(dāng)粗顆粒較多時，也是滲漏通道。此類地區(qū)壩區(qū)滲漏主要是通過古河道、河床和階地內(nèi)的砂、卵、礫石層。 透水層可分為第四系松散沉積層透水層和基巖透水層。 一、壩區(qū)滲漏的工程地質(zhì)條件 對壩區(qū)滲漏問題的工程地質(zhì)分析，主要是查明滲漏通道、滲漏通道連通性、滲透性指 標(biāo)，進(jìn)行滲透量計算。所謂滲漏通道是指具有較強透水性的巖土體，可分為透水層、透水帶和透水喀斯 特管道。包括自然地質(zhì)災(zāi)害及人為活動引起的地質(zhì)問題對水利工程影響。包括水庫上、下游一定范圍內(nèi)斷裂構(gòu)造活動性、場地的地震 效應(yīng)及地震動力學(xué)問題、地應(yīng)力狀況等。包括水庫滲漏、水庫岸坡穩(wěn)定、水庫浸沒、水庫淤積及水 庫誘發(fā)地震問題等。包括渠系建筑物的線路選擇、滲漏滲透穩(wěn) 定、地基穩(wěn)定等。包括壩基滲漏、壩基滲透穩(wěn)定、壩基（肩）抗滑穩(wěn)定、壩基 強度與變形等問題。當(dāng)工程地質(zhì) 條件不能滿足工程建筑穩(wěn)定、安全的要求時，亦即工程地質(zhì)條件與工程建筑之間存在矛盾 時，就稱為存在工程地質(zhì)問題。廠值愈小， 壩面坡 度要求愈緩，底寬及開挖量愈大。支墩壩適于寬闊的河谷地形，但支墩之間不允許不均勻沉降。 支墩壩對地形地質(zhì)條件的要求，介于拱壩與重力壩之間。上游水壓力由面板傳到支墩上，再經(jīng)支墩傳給地基巖體。除考慮重力壩對地基的要求外，尚 應(yīng)考慮：兩岸巖體應(yīng)當(dāng)完整堅硬而新鮮；壩基巖體要有足夠整體性和均一性，以免發(fā)生不 均勻沉降影響整個壩體產(chǎn)生附加應(yīng)力，導(dǎo)致壩體破壞；要求拱端有較厚的穩(wěn)定巖體；地形 應(yīng)是對 稱的 V形或 U形峽谷等。 它 利 用 拱 的 作 用 ， 把 水 壓 力 的 大 部 或 全 部 傳 遞 給 兩 岸 山體 ， 以 保 持 穩(wěn) 定 。 3．拱壩 拱壩系一空間殼體結(jié)構(gòu)，整體性好。 重力壩對壩基的要求比土石壩高，大壩都建造在基巖上。 2．重力壩 重力壩是一種常見的壩型，它的橫斷面近于三角形，用混凝土或漿砌石筑成。砂卵土、砂土及黏性土地基上均可修 建，但需要 對壩基作 防滲處 理。堆石壩同土壩一