文档介绍：基础工程学 1 地基岩土体变形破坏及评价——土石坝基础底部渗流破坏摘要:本文对土石坝的基础渗流破坏进行了分析,主要研究的是土石坝基础产生渗流的原因、渗流的分类,现阶段国内研究渗流的数值分析方法和数值模拟方法,还对土石坝基础底部渗流产生危害和加固、预测方法进行了介绍。通过本文大家可以对土石坝的渗流问题有一个大概的了解。本文是对渗流问题的研究,现在我们就渗流问题进行一些大致的认识。直接承受上部建筑物荷载作用的那部分土体或岩体称为地基。根据承载的特点,通常可将地基分为两种类型,即:( 1)承受垂直荷载的地基,一般工业民用建筑物的地基都是属于这种类型;( 2)承受斜向荷载(同时承受垂直荷载与水平荷载)的地基, 各类挡水建筑物,如闸、坝等的地基属此类。承受垂直荷载的地基,大多都是“软基”,这类地基的变形,破坏机制如下: 变形:地基在上覆建筑物荷载作用下产生的压密变形和剪切变形地基地基强度时产生的失稳现象(如剪出等) 破坏:地基变形超过建筑物允许值时产生的建筑物破坏(如变形过大等) 土质地基变形破坏的基本类型: :主要为地基不均匀沉降和变形过大填筑路基夯实不够地基土强度低、压缩量大(如软土) 膨胀土的膨胀变形基础工程学 2 黄土的湿陷性变形不均质土或风化层不等厚剪切变形:主要是地基的滑移挤出地基强度不够,出现下沉和剪切挤出主要有有倾斜的软弱夹层,出现滑移和剪切挤出剪切破坏的类型有: (1)整体剪切破坏(硬性土地基) (2)局部剪切破坏(软性土地基) (3)冲切破坏(特软性地基) 本文中主要讲的是承受斜向荷载作用的地基,即挡水建筑物的地基。坝的地基是最常见的承受斜向荷载的基础,下面我们就讨论大坝坝基的变形和破坏与评价。土石坝是最古老的,也是当今世界最普遍采用的一种坝型。不论在中国还是在全世界,与其他坝型相比较,土石坝都占绝对优势,世界兴建百米以上的大坝中,占到大坝总数的 %, 我国已建成坝高 15m 以上的各类大坝中土石坝数量占到总数的 93% 。土石坝挡水后,在上下游水位差作用下,水流必将通过坝体和坝基(包括两岸)向下游产生渗流, 因此带来的渗流破坏问题对土石坝的安全至关重要,而土石坝的渗流破坏引起的失事, 往往给国民经济带来巨大损失,甚至造成严重灾难。世纪 70 年代以前修建的大坝, 约有 8104 座已运行了 30 年以上, 有的将近半个世纪, 其中相当一部分大坝存在病变和缺陷。随着时间的推移,大坝运行的各种条件(如结构、基础、环境等)将发生变化,再加上建坝时的缺陷、运行不当、环境变化等因素,使大坝一定程度上存在着设计标准偏低、基础渗漏、坝体结构性状衰减甚至恶化等影响大坝安全的问题,即使有些质量较好的工程,本身也存在材料变质或老化等影响大坝安全的问题,这就使得大坝失事的潜在危险加大,失事几率也随着上升。这不但影响了工程效益的发挥,而且会直接威胁到下游人民群众的生命财产安全。工程老化问题严重影响着大坝的安全,就渗流而言,大坝建成蓄水后,随着时间的推移,渗流环境将发生变化。由于填筑土石坝的土料和坝基的砂砾是散粒体结构,颗粒间存在大量的孔隙,都具有一定的透水性,水库蓄水后,在水压力的作用下,水流必然会沿着坝身土料、坝基土体、基础工程学 3 坝端两岸地基中的孔隙渗向下游,造成坝身、坝基和绕坝的渗漏。若渗流在设计控制之下大坝任何部位的土体都不会产生渗透破坏,则为正常渗流,渗流量在设计许可的范围内,此时渗流量一般较小,水质清澈透明,不含土壤颗粒,表现为稳定的渗流状态,对坝体和坝基不会造成渗透破坏。反之渗流过大,且集中,水质混浊,使坝体或坝基产生了管涌、流土或接触冲刷等渗透破坏,这种影响水库蓄水兴利的渗流则为异常渗流。首先,蓄水前坝址区液固两相间的相互作用处于相对平衡状态,蓄水后这种平衡就可能被破坏;其次,在较大的水头差作用下,坝基的薄弱部位可能产生机械侵蚀,从而造成渗流破坏。渗流问题是水工建筑物不同于民用建筑物的主要方面,渗流分析是水工建筑物设计的重要内容。渗流会引起对水工建筑物稳定不利的渗透压力,渗流也可能引起水工建筑物及地基的渗透变形破坏,过大的渗流量还会造成水库的严重漏水。由于我国土石坝中有很多是在上世纪 50年代初期至 70中期内的群众性筑坝,坝体在筑坝材料、地质和施工等许多方面形成的非均一性、变异性而致使土石坝工程性质复杂化。坝体材料的复杂性和坝基处理质量差使得渗流作用对土石坝的安全造成了更大的影响。土石坝渗流的产生是由上下游水位差和坝体材料特性而引起的。在上下游水头差的作用下,水流穿过坝体材料的孔隙渗向土石坝的下游逸出口。渗流是土石坝的固有特性,是伴随水库的蓄水运行而发生的。而渗流对土石坝安全的影响取决于坝体的填筑材料质量和坝基透水层的处理措施,当坝体施工质量高且坝体材料压实均匀且坝基防渗效果良好时,土石坝对渗流压