土石坝的地基处理课件

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,2024/9/9,5,8,土石坝的地基处理,一、,概述,二、,坝基防渗措施,三、,加强地基承载力措施,四、,与坝基、岸坡及其它建筑物的连接,2,2024/9/9,土石坝底面积大，坝基应力较小，坝身具有一定适应变形的能力，坝身断面分区和材料的选择也具有灵活性，所以，对天然坝基的要求低于混凝土坝。,对坝基处理的要求也不能放松。据统计，土石坝失事约有,40%,是由于坝基问题引起的。,坝基处理的范围包括河床和两岸岸坡。,3,2024/9/9,处理的主要目的是：,1.,控制渗流，减少渗流坡降，避免管涌等有害的渗流变形，控制渗流量；,2.,保持坝体和坝基的静力和动力,稳定,，不产生过大的有害,变形,，不发生明显的均匀,沉降,，竣工后，坝基和坝体的总沉降量一般不宜大于坝高的,1%,；,3.,在保证坝安全运行的条件下节省投资。,4,2024/9/9,坝基处理技术近年来业已取得了很大的进展，从国内外坝工建设的成就来看，很多地质条件不良的坝基，经过适当处理以后，都成功地修建了高土石坝。,5,2024/9/9,如：加拿大在深,120m,的覆盖层上采用混凝土防渗墙，修建了高,107m,的马尼克,3,号坝；埃及则在厚,225m,的河床冲积层上，采用水泥粘土灌浆帷幕，修建了高,111m,的阿斯旺坝。我国在深厚覆盖层上的防渗技术也已进入国际先进行列。铜街子坝，小浪底坝，防渗墙的深度均达,70m,左右。,6,2024/9/9,常见的土石坝地基：,山区：岩基或浅覆盖层,砂卵石强透水地基,平原：细砂或有淤泥地基,粘土或黄土地基,可能出现的技术问题：,渗漏问题,承载能力低,振动液化问题,7,2024/9/9,地基处理主要解决的问题：,岩石地基,解决接触面上的集中渗流,岩石裂缝严重时需灌浆,承载能力无问题，需清除表面腐殖土,非岩石地基,粘土地基：渗流、强度,砂砾石地基：渗流问题,细砂、淤泥、黄土地基：承载能力问题,与岸坡、地基及其它建筑物的连接,8,2024/9/9,一、岩基处理,参见混凝土坝,覆盖层较薄时，做截水槽，阻截渗流；较高土石坝应挖除，坐落于基岩上。,防渗体与基岩的接触面要求结合紧密。,不需过多考虑断层、破碎带、软弱夹层等的承载力和不均匀沉降问题。主要研究抗渗稳定性和抗溶蚀性能。,基岩透水性较强时需做帷幕灌浆。,9,2024/9/9,二、,砂砾石坝基处理,常见的砂砾石坝基，其河床段上部多为近代冲积的透水砾石层，具有明显的成层结构特性。在这种坝基上即使建造高土石坝，其地基承载力一般也是足够的，而且压缩性不大。,10,2024/9/9,如,:,坝基土层中夹有松散砂层，淤泥层，软粘土层，则应考虑,其抗剪强度与变形特性,，在地震区还应考虑可能发生的,振动液化造成坝基和坝体失稳的危险,。为此，需进行专门的分析研究，必要时，可采取挖除、排水预压、抗冲加固等措施。,11,2024/9/9,在砂砾石地基上建坝的主要问题是进行渗流控制，解决的方法是作好防渗和排水,。,1,.,垂直防渗设施,2,.,上游水平防渗铺盖,3,.,下游排水设施,12,2024/9/9,1,.,垂直防渗设施包括,:,(1),粘性土,截水槽,(2),混凝土防渗墙,(3),灌浆帷幕,13,2024/9/9,(1),粘性土截水槽,当坝基砂砾石层不太深厚时，截水槽是最常用而又稳妥可靠的防渗设施。一般布置在大坝防渗体的底部（均质坝则多设在靠上游,1/3,至,1/2,坝顶宽处），横贯整个河床并延伸到两岸。,14,2024/9/9,槽身开挖断面呈梯形，切断砂砾石层直达岩基，岩面经处理后回填粘性土料，槽下游侧按级配要求铺设反滤料，槽底宽应该根据回填土料的容许渗流坡降、与岩基接触面抗渗流冲刷的容许坡降以及施工条件确定。,15,2024/9/9,截水槽上部与坝的防渗体连成整体，下部与岩基紧密结合，形成一个完整的防渗体系。,（,如图示,）,我国在,60,年代前建成的大坝曾广为应用。截水槽的最大开挖深度一般不超过,20m,。国外高土石坝截水槽的开挖深度有的较大，如：加拿大的下诺赫坝最大挖深达,82m,。,16,2024/9/9,17,2024/9/9,18,2024/9/9,要求：,范围：横贯整个河床，并延伸到河岸,槽形：梯形,上部：与防渗体连成整体,下部：与基岩紧密结合,19,2024/9/9,(2),混凝土防渗墙,深厚砂砾石地基采用混凝土防渗墙是比较 有效和经济的防渗设施。一般做法是用冲击钻分段建造槽形孔，以泥浆固壁，然后在槽孔内用水下浇注混凝土的方法浇筑成墙，,20,2024/9/9,振动切槽施工,21,2024/9/9,22,2024/9/9,混凝土防渗墙,23,2024/9/9,要求：,范围：横贯整个河床，并延伸到河岸,槽形：冲击钻分段建造槽形孔,上部：插入防渗体,1/10H,，且,2m,下部：嵌入弱风化基岩,0.5,1.0m,墙厚：,0.6,1.3m,24,2024/9/9,25,2024/9/9,26,2024/9/9,27,2024/9/9,墙底嵌入弱风化基岩，深度不小于,0.5,1.0m,，墙顶插入防渗体内的深度应大于,1/10,坝高，并不得小于,2m,。墙厚按施工条件可在,0.6,1.3m,范围内选用，一般,0.8m,左右。,28,2024/9/9,(3),灌浆帷幕,采用高压定向喷射灌浆技术，通过喷嘴的高压气流切割地层成缝槽，在缝槽中灌压力水泥砂浆，凝结后形成防渗板墙。,29,2024/9/9,30,2024/9/9,灌浆材料：水泥粘土浆；配比：水泥占,20,50,灌浆厚度：由容许比降确定，,J3,4,可灌性：,D,15,/d,85,10,可灌水泥粘土,浆；,15,可灌水泥浆；,深度：达到基岩或相对不透水层,31,2024/9/9,帷幕灌桨既可以处理较深的砂砾石层；也可以处理局部不便于用其他防渗方法施工的地层；还可以作为其他防渗结构的补强措施。,32,2024/9/9,帷幕灌桨存在的问题是工艺较复杂，费用偏高，地表需加压重，否则灌浆质量达不到要求。对地层的适应性差，即这种灌浆方法是否宜于采用，取决于地层的可灌性。,33,2024/9/9,2,.,上游水平防渗铺盖,用粘性土料修筑铺盖与坝身防渗体相连接，并向上游延伸至要求的长度，也是土石坝常用的防渗设施。铺盖的作用是延长渗径，从而使坝基渗漏损失和渗流坡降减小至容许范围以内。,34,2024/9/9,35,2024/9/9,当坝基覆盖层深厚，缺乏采用垂直防渗设施的条件或其造价昂贵难以实现时，适于采用铺盖防渗。当上游有天然铺盖或坝前淤积物较厚可以利用时更值得考虑。,36,2024/9/9,铺盖不能像垂直防渗设施那样可以完全截阻渗流，其防渗效果有一定限度，故多在中、小工程中使用，对高坝多和其他防渗设施配合使用。,37,2024/9/9,范围：下端与防渗体相连，上游延伸到需要长度,目的：延长渗径，减小渗流比降到容许范围,防渗效果：不能截阻渗流，防渗效果有一定限度,适用范围：中、小型工程或大型工程的辅助设施。,铺盖渗透系数：,0.1,，使土体与翼墙结合良好,60,2024/9/9,从砼坝与土石坝的连接部位开始，砼坝的断面逐渐减小，最后成刚性,插入土石坝的心墙内。,61,2024/9/9,土石,砼,62,2024/9/9,图,5-39,插入式连接示意图,1-,混凝土重力坝；,2-,土石坝；,3-,半插入段；,4-,插入,63,2024/9/9,图,5-40,翼墙式连接,1-,土石坝；,2-,溢流重力坝；,3-,圆弧形翼墙,4-,斜降式翼墙；,5-,边墩；,二、土石坝的裂缝控制,干缩裂缝,冻融裂缝,不均匀沉降裂缝,滑坡裂缝,水力劈裂裂缝,64,2024/9/9,1.,类型和成因,（,1,）纵缝,走向大体上与坝轴线平行，多数发生在坝顶和坝坡中部。,在心墙坝和多种土质坝中，由于心墙土料的固结比较缓慢，坝壳土料的沉降速度比心墙快，坝壳和心墙之间发生应力传递，在坝顶部出现拉应力区导致裂缝。多发生在竣工初期，或初次蓄水时。,土质斜墙坝的坝壳材料，如压实不足，沉降变形大，上部和下部沉降不均，都可使斜墙断裂，形成纵向裂缝。,高压缩性地基上也易形成坝坡面和坝内部的纵向裂缝。,（,2,）横缝,走向与坝轴线近乎垂直，多发生在两岸坝肩附近。,当岸坡比较陡峻，或是岸坡地形突然变化时，都易发生这种裂缝。横缝常贯穿坝的防渗体，在渗流作用下继续发展，危害极大。,（,3,）内部裂缝,主要由坝基和坝体的不均匀沉降引起。在坝体表面很难发现，它可能发展成为集中的渗流通道，危害性也很大。在较薄的粘土心墙坝中，坝壳沉降速度快，较早达到稳定，而心墙由于固结速度慢，还在继续沉降，坝壳将对心墙产生拱效应，使心墙中的竖向应力减小，甚至可能由压应力转变为拉应力，从而产生内部裂缝。,地震区土石坝震害的主要形态是出现纵缝和横缝；由于水力劈裂作用也可以产生裂缝。,纵缝：与坝轴线大体平行，多发生在坝顶和坝坡中部,因坝壳与心墙、或多种土质坝固结速度的差异形成拉应力而裂缝,多发生在竣工期前后。,纵缝,横缝,横缝：与坝轴线大体垂直，多发生两岸坝肩附近,因岸坡陡峻或岸坡突变而致,横缝常贯穿防渗体，危害很大。,水平缝,内缝：出现在坝体内部,因坝基与坝体的不均匀沉降而致,易形成集中渗流通道，危害很大。,心墙坝的内部水平裂缝,局部高压缩性地基上土石坝底部的裂缝,混凝土防渗墙引起的坝体内部裂缝,2.,裂缝的防止与控制措施,（,1,）,提高填土的压实质量,，可减小沉降位移和水平位移，从而达到减小拉应变和改善应力状态。同时还可提高土的抗裂强度和抗剪强度，防止裂缝的重要作用。,（,2,）,加强地基处理,。比如高压缩性地基挖出、砂井排水、填土预压等措施。,（,3,）,做好坝体与岸坡及其他建筑物的连接,（,4,）,合理进行土料选择和土料设计,。既要考虑土的强度和防渗性能，也要注意变形性能。如易产生裂缝的坝肩和坝顶部位采用塑性较高的粘性土料。,（,5,）粘土心墙两侧和斜墙后侧,设置足够的反滤过渡层,。,73,2024/9/9,（,6,）,采用合理的防渗体几何形态和适当的边坡,，如厚度较大的斜心墙。,（,7,）表层,设置块石、碎石等保护层,，防止干缩和冻融裂缝的发生,总之：,一是采取措施减少坝体内部变形和不均匀变形，提高防渗体适应不均匀变形的能力；二是限制裂缝扩展，避免产生集中渗漏破坏,3.,裂缝处理,（,1,）表面裂缝,砂土填塞，再以低塑性粘性土封填、夯实。对深度不大的裂缝，挖除，回填含水率稍高于最优含水率的土料，分层夯实。,（,2,）深部裂缝,灌浆，用低塑性粘性土或在其中加少量中、细砂等做灌浆材料自流或加压灌注，但要防止水力劈裂。,（,3,）严重的裂缝,坝内做砼防渗墙。此法效果好，但施工时间长，造价高，在蓄水情况下施工，有一定风险，要慎用。,横向裂缝的开挖回填,1,裂缝；,2,坑槽；,3,结合槽；,4,挡水围堰,纵向裂缝的开挖回填,