16水電工程地質(zhì)勘察

1、第十六章第十六章 水利水電工程地質(zhì)勘察水利水電工程地質(zhì)勘察 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 第二節(jié)第二節(jié) 水壩工程地質(zhì)水壩工程地質(zhì) 第三節(jié)第三節(jié) 水庫工程地質(zhì)水庫工程地質(zhì) 第四節(jié)第四節(jié) 水利水電工程地質(zhì)勘察要點水利水電工程地質(zhì)勘察要點 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 水利水電工程建設是一項造福于人類的偉大事業(yè)，它水利水電工程建設是一項造福于人類的偉大事業(yè)，它通過建造水工建筑物，利用和調(diào)節(jié)江河、湖泊等地表水體，通過建造水工建筑物，利用和調(diào)節(jié)江河、湖泊等地表水體，使之用于發(fā)電、灌溉、水運、水產(chǎn)、供水、改善環(huán)境、攔使之用于發(fā)電、灌溉、水運、水產(chǎn)、供水、改善環(huán)境、攔淤、防洪等，達到興利除害的目的。水是廉價的常規(guī)能源，

2、淤、防洪等，達到興利除害的目的。水是廉價的常規(guī)能源，我國水資源非常豐富，理論上能蘊藏量我國水資源非常豐富，理論上能蘊藏量6.86.8億千瓦，占世界億千瓦，占世界第一位，目前只開發(fā)了很少一部分。發(fā)展水利水電事業(yè)在第一位，目前只開發(fā)了很少一部分。發(fā)展水利水電事業(yè)在我國國民經(jīng)濟建設中具有非常重要的意義。我國國民經(jīng)濟建設中具有非常重要的意義。 水利水電建設的主要任務是興建水利水電工程，水利水電水利水電建設的主要任務是興建水利水電工程，水利水電工程又是依靠不同性質(zhì)、不同類型的水工建筑物來實現(xiàn)的。工程又是依靠不同性質(zhì)、不同類型的水工建筑物來實現(xiàn)的。 水工建筑物按其作用分為：水工建筑物按其作用分為： 擋（蓄

3、）水建筑物擋（蓄）水建筑物：水壩、水閘、堤防等；：水壩、水閘、堤防等； 取水建筑物取水建筑物：進水閘、揚水站等；：進水閘、揚水站等； 輸水建筑物輸水建筑物：輸水渠道、隧洞等；：輸水渠道、隧洞等； 泄水建筑物泄水建筑物：溢洪道、泄洪洞等；：溢洪道、泄洪洞等； 整治建筑物整治建筑物：導流堤、順堤、丁壩等；：導流堤、順堤、丁壩等； 專門建筑物專門建筑物：電力廠房、船閘、筏道等。：電力廠房、船閘、筏道等。 水利樞紐水利樞紐：某一項水利水電工程總是由若干水工建筑物配某一項水利水電工程總是由若干水工建筑物配套形成一個協(xié)調(diào)工作的有機綜合體，稱此綜合體為水利樞紐。對于大多套形成一個協(xié)調(diào)工作的有機綜合體，稱此綜

4、合體為水利樞紐。對于大多數(shù)水利工程而言，擋水壩、引水渠和泄水道是最重要的數(shù)水利工程而言，擋水壩、引水渠和泄水道是最重要的“三大件三大件”，而，而擋水壩又是所有水工建筑物中最主要的建筑。水壩建成后，便在其上游擋水壩又是所有水工建筑物中最主要的建筑。水壩建成后，便在其上游一定范圍積蓄地表水形成一定范圍積蓄地表水形成“人工湖人工湖”，稱此，稱此“人工湖人工湖”為水庫。為水庫。 根據(jù)工程規(guī)模和經(jīng)濟效益，將水利樞紐劃分為五級，表根據(jù)工程規(guī)模和經(jīng)濟效益，將水利樞紐劃分為五級，表16-116-1，不同級別的樞紐工程，設計的標準及技術(shù)要求不同，不同級別的樞紐工程，設計的標準及技術(shù)要求不同，工程地質(zhì)勘察的工作內(nèi)

5、容、范圍和深度也有所不同。工程地質(zhì)勘察的工作內(nèi)容、范圍和深度也有所不同。水利水電工程不同于其他任何建筑工程表現(xiàn)為水利水電工程不同于其他任何建筑工程表現(xiàn)為： 1 1、它由許多不同類型建筑物構(gòu)成，因而對地質(zhì)上也、它由許多不同類型建筑物構(gòu)成，因而對地質(zhì)上也提出各種要求；提出各種要求； 2 2、水對地質(zhì)環(huán)境的作用方式是主要的，其對建筑影、水對地質(zhì)環(huán)境的作用方式是主要的，其對建筑影響范圍廣，產(chǎn)生一些其他類型建筑不具有的特別的工程響范圍廣，產(chǎn)生一些其他類型建筑不具有的特別的工程地質(zhì)問題。地質(zhì)問題。水工建筑物對地質(zhì)體的作用主要表現(xiàn)在三個方面：水工建筑物對地質(zhì)體的作用主要表現(xiàn)在三個方面： 1 1、各種建筑物以

6、及水體對巖土體產(chǎn)生荷載作用，這就要、各種建筑物以及水體對巖土體產(chǎn)生荷載作用，這就要巖土體有足夠的強度和剛度，滿足穩(wěn)定性的要求；巖土體有足夠的強度和剛度，滿足穩(wěn)定性的要求； 2 2、水向周圍地質(zhì)體滲入或漏失，引起地質(zhì)環(huán)境的變化，、水向周圍地質(zhì)體滲入或漏失，引起地質(zhì)環(huán)境的變化，從而導致岸坡失穩(wěn)、庫周浸沒、水庫地震，也可以因為水文從而導致岸坡失穩(wěn)、庫周浸沒、水庫地震，也可以因為水文條件改變導致庫區(qū)淤積和壩下游沖刷等一系列工程地質(zhì)問題；條件改變導致庫區(qū)淤積和壩下游沖刷等一系列工程地質(zhì)問題； 3 3、施工開挖采空，引起巖土體變形破壞。、施工開挖采空，引起巖土體變形破壞。沉陷沉陷圖11-1 壩體因不均勻沉

7、陷而斷裂含漂礫的粘土 花崗片麻巖 透水的冰磧層 大壩 裂縫因壩基中存在有抗剪強度低的土層而造成的土壩或堆石因壩基中存在有抗剪強度低的土層而造成的土壩或堆石壩壩基和壩坡的坍滑。壩壩基和壩坡的坍滑。未清除的耕土亞粘土含淤泥腐植土亞粘土1:31:251:31:21:21:3圖11-2 四川團結(jié)水庫壩坡坍滑示意剖面因壩下滲透水流將壩基巖石中的細顆粒物質(zhì)帶走，使壩基因壩下滲透水流將壩基巖石中的細顆粒物質(zhì)帶走，使壩基被掏空而造成的破壞。被掏空而造成的破壞。壩體砼基風化泥巖沖蝕洞裂隙圖11-3 四川永川縣陳食水庫條石連拱壩壩基滲透變形發(fā)展情況示意圖壩下游巖體沖刷壩下游巖體沖刷( (溢流沖刷溢流沖刷) )掏空

8、，也可造成大壩的破壞。掏空，也可造成大壩的破壞。圖11-4 壩下游溢流沖刷發(fā)展 情況示意圖 第二節(jié)第二節(jié) 水壩工程地質(zhì)水壩工程地質(zhì) 各類水壩的特點及其對工程地質(zhì)條件的要求各類水壩的特點及其對工程地質(zhì)條件的要求 壩區(qū)滲漏及對壩基穩(wěn)定性的影響壩區(qū)滲漏及對壩基穩(wěn)定性的影響 壩基（肩）抗滑穩(wěn)定性問題壩基（肩）抗滑穩(wěn)定性問題 壩址選擇工程地質(zhì)論證壩址選擇工程地質(zhì)論證 一、各類水壩的特點及其對一、各類水壩的特點及其對 工程地質(zhì)條件的要求工程地質(zhì)條件的要求 （一）重力壩（一）重力壩 （二）拱壩（二）拱壩 （三）土壩（三）土壩 （四）堆石壩（干砌石壩）（四）堆石壩（干砌石壩） 一、各類水壩的特點及其對工程地質(zhì)

9、條件的要求一、各類水壩的特點及其對工程地質(zhì)條件的要求水壩的分類水壩的分類按筑壩材料可分為按筑壩材料可分為： 土壩、堆石壩、干砌石壩、混凝土土壩等；土壩、堆石壩、干砌石壩、混凝土土壩等；按壩體結(jié)構(gòu)可分為按壩體結(jié)構(gòu)可分為： 重力壩、拱壩、支墩壩；重力壩、拱壩、支墩壩；按壩高（按壩高（h h）可分為）可分為： 低壩（低壩（h30mh70mh70m） 不同類型的壩，其工作特點及對工程地質(zhì)條件的要求是不同的，下面不同類型的壩，其工作特點及對工程地質(zhì)條件的要求是不同的，下面討論幾類常見水壩的特點及其對工程地質(zhì)條件的要求。討論幾類常見水壩的特點及其對工程地質(zhì)條件的要求。 ( (一一) )重力壩重力壩 重力壩

10、也是一種常用壩型重力壩也是一種常用壩型，有混凝土重力壩和漿砌石，有混凝土重力壩和漿砌石( (圬工圬工) )重重力壩。由于它結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，對地形適應性好，所以在各種壩力壩。由于它結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，對地形適應性好，所以在各種壩型中的比重僅次于土壩。型中的比重僅次于土壩。 重力壩的重力壩的特點是特點是重量大重量大，依靠其自重，依靠其自重與地基間產(chǎn)生的摩擦與地基間產(chǎn)生的摩擦力來抵抗壩前庫水等力來抵抗壩前庫水等的水平推力，保持大的水平推力，保持大壩穩(wěn)定。同時，還利壩穩(wěn)定。同時，還利用其自重在上游面產(chǎn)用其自重在上游面產(chǎn)生的壓應力，足以抵生的壓應力，足以抵消庫水等在壩體內(nèi)和消庫水等在壩體內(nèi)和壩基接觸

11、面上產(chǎn)生的壩基接觸面上產(chǎn)生的拉應力，使之不致發(fā)拉應力，使之不致發(fā)生拉張破壞。生拉張破壞。 重力壩在滿足抗滑穩(wěn)定及無拉應力兩個主要條件的同時，壩體內(nèi)的壓重力壩在滿足抗滑穩(wěn)定及無拉應力兩個主要條件的同時，壩體內(nèi)的壓應力通常是不高的。如一座高達應力通常是不高的。如一座高達70m70m的重力壩，共壩體最大壓應力一般不的重力壩，共壩體最大壓應力一般不超過超過2mn2mnm m2 2，所以材料強度未能被充分利用，不經(jīng)濟。同時，由基礎面，所以材料強度未能被充分利用，不經(jīng)濟。同時，由基礎面較寬，地基面上的壓應力也是不高的。澆筑混凝土壩體時，由于溫度效較寬，地基面上的壓應力也是不高的。澆筑混凝土壩體時，由于溫度

12、效應會使其產(chǎn)生裂縫。為了克服上述缺點和節(jié)省材料夕近數(shù)十年來國內(nèi)外應會使其產(chǎn)生裂縫。為了克服上述缺點和節(jié)省材料夕近數(shù)十年來國內(nèi)外創(chuàng)造發(fā)展了創(chuàng)造發(fā)展了寬縫式、空腹式、空腹填碴式及予應力式等新型重力壩。寬縫式、空腹式、空腹填碴式及予應力式等新型重力壩。重力壩對工程地質(zhì)條件的要求是：重力壩對工程地質(zhì)條件的要求是： 1 1壩基巖石的強度要高。要求壩基巖石堅硬完整，有較高的抗壓強度，壩基巖石的強度要高。要求壩基巖石堅硬完整，有較高的抗壓強度，以支持壩體的重量。同時，也應具有較大的抗剪強度，以利于其抗滑以支持壩體的重量。同時，也應具有較大的抗剪強度，以利于其抗滑穩(wěn)定性。因此，重力壩一般要求修建在堅硬的巖石地

13、基上，軟基是不穩(wěn)定性。因此，重力壩一般要求修建在堅硬的巖石地基上，軟基是不適宜的。當壩基巖層中有緩傾角的軟弱夾層、泥化夾層和斷層破碎帶適宜的。當壩基巖層中有緩傾角的軟弱夾層、泥化夾層和斷層破碎帶等軟弱結(jié)構(gòu)面存在時，對重力壩的抗滑穩(wěn)定很不利，尤其是那些傾向等軟弱結(jié)構(gòu)面存在時，對重力壩的抗滑穩(wěn)定很不利，尤其是那些傾向與工程作用力方向一致的緩傾角軟弱結(jié)構(gòu)面。壩基中若有河流覆蓋層與工程作用力方向一致的緩傾角軟弱結(jié)構(gòu)面。壩基中若有河流覆蓋層和強風化基巖時，需清除或加固。和強風化基巖時，需清除或加固。 2 2，壩基巖石的滲透性要弱。壩基巖石中的縫隙，會產(chǎn)生滲漏及揚壓力，壩基巖石的滲透性要弱。壩基巖石中的縫

14、隙，會產(chǎn)生滲漏及揚壓力，對水庫蓄水效益和壩基抗滑穩(wěn)定均不利。特別是強烈?guī)r溶化地層和順對水庫蓄水效益和壩基抗滑穩(wěn)定均不利。特別是強烈?guī)r溶化地層和順河向的大斷裂破碎帶，在壩址勘察中應十分注意，對它們的處理常常河向的大斷裂破碎帶，在壩址勘察中應十分注意，對它們的處理常常是很復雜和困難的。是很復雜和困難的。 3 3，就近應有足夠的、合乎質(zhì)量要求的砂礫石和碎石等混凝土粗細骨料，就近應有足夠的、合乎質(zhì)量要求的砂礫石和碎石等混凝土粗細骨料，它往往是確定重力壩型的依據(jù)之一它往往是確定重力壩型的依據(jù)之一。( (二二) )拱壩拱壩 拱壩在平面上呈圓弧形拱壩在平面上呈圓弧形，凸向上游，拱腳支承于兩岸。作用于壩體，凸

15、向上游，拱腳支承于兩岸。作用于壩體上的庫水壓力等，借助于拱的推力作用傳遞給拱端兩岸的山體，并依上的庫水壓力等，借助于拱的推力作用傳遞給拱端兩岸的山體，并依靠它的支承力來維持穩(wěn)定?？克闹С辛砭S持穩(wěn)定。 拱壩的上述結(jié)構(gòu)特點，決定了它對工程地質(zhì)條件的特殊要求：拱壩的上述結(jié)構(gòu)特點，決定了它對工程地質(zhì)條件的特殊要求： 1 1，壩址應為左右對稱的峽谷地形。河谷高寬比愈大的，壩址應為左右對稱的峽谷地形。河谷高寬比愈大的“v”v”形峽谷，形峽谷，愈有利于發(fā)揮拱壩的推力結(jié)構(gòu)作用。若地形不對稱，就需開挖或采取愈有利于發(fā)揮拱壩的推力結(jié)構(gòu)作用。若地形不對稱，就需開挖或采取結(jié)構(gòu)措施使之對稱。結(jié)構(gòu)措施使之對稱。 2

16、2壩基及拱端應座落在堅硬完整、新鮮均勻的基巖上，上下游岸坡壩基及拱端應座落在堅硬完整、新鮮均勻的基巖上，上下游岸坡和拱端巖體穩(wěn)定，且無與推力方向一致的軟弱結(jié)構(gòu)面存在。和拱端巖體穩(wěn)定，且無與推力方向一致的軟弱結(jié)構(gòu)面存在。（三）土壩（三）土壩 利用當?shù)赝亮隙阎傻囊环N歷史最悠久，采用最廣泛利用當?shù)赝亮隙阎傻囊环N歷史最悠久，采用最廣泛的壩型。它有很多優(yōu)點：可以就地取材、結(jié)構(gòu)簡單，施工的壩型。它有很多優(yōu)點：可以就地取材、結(jié)構(gòu)簡單，施工技術(shù)容易為群眾掌握，抗震性能強，而且對地質(zhì)條件的要技術(shù)容易為群眾掌握，抗震性能強，而且對地質(zhì)條件的要求在各類壩型中是最低的。按其筑壩材料和防滲結(jié)構(gòu)不同，求在各類壩型

17、中是最低的。按其筑壩材料和防滲結(jié)構(gòu)不同，可以分為若干類型?？梢苑譃槿舾深愋?。土壩對工程地質(zhì)條件的要求是：土壩對工程地質(zhì)條件的要求是： 1 1）壩基要有一定的強度。由于土壩允許產(chǎn)生較大的變形，故可以在土基）壩基要有一定的強度。由于土壩允許產(chǎn)生較大的變形，故可以在土基( (軟基軟基) )上修建。但它也是以自身的重力抵擋庫水的推力而維持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)上修建。但它也是以自身的重力抵擋庫水的推力而維持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)物，體積很大，荷載被分布在較大的面積上，所以要求壩基材料具有一定物，體積很大，荷載被分布在較大的面積上，所以要求壩基材料具有一定的承載能力和抗剪強度。選擇壩址時，應避免以淤泥軟土層，膨脹、崩解的承載能

18、力和抗剪強度。選擇壩址時，應避免以淤泥軟土層，膨脹、崩解性較強的土層，濕陷性較強的黃土層以及易溶鹽較高的巖層作為壩基。考性較強的土層，濕陷性較強的黃土層以及易溶鹽較高的巖層作為壩基。考慮到高壩地基產(chǎn)生的沉陷量較大，壩體應采取超高建筑的形式，使超高等慮到高壩地基產(chǎn)生的沉陷量較大，壩體應采取超高建筑的形式，使超高等于所計算的最終沉陷量。于所計算的最終沉陷量。 2 2）壩基透水性要小。壩基若是深厚砂卵石層或巖溶化強烈的碳酸鹽巖類，）壩基透水性要小。壩基若是深厚砂卵石層或巖溶化強烈的碳酸鹽巖類，則不僅產(chǎn)生嚴重的滲漏，影響水庫蓄水效益，而且可能會出現(xiàn)滲透穩(wěn)定問則不僅產(chǎn)生嚴重的滲漏，影響水庫蓄水效益，而且

19、可能會出現(xiàn)滲透穩(wěn)定問題。在河谷地段地下水位甚低、巖石透水性較強的碳酸鹽巖區(qū)建壩，常會題。在河谷地段地下水位甚低、巖石透水性較強的碳酸鹽巖區(qū)建壩，常會出現(xiàn)。千庫。我國北方的中小型土壩此類問題較突出。出現(xiàn)。千庫。我國北方的中小型土壩此類問題較突出。 3 3）就近要有數(shù)量足夠和質(zhì)量合乎要求的土料，包括一般的堆填料和防滲）就近要有數(shù)量足夠和質(zhì)量合乎要求的土料，包括一般的堆填料和防滲粘土料，它直接影響壩的經(jīng)濟條件和壩體質(zhì)量。粘土料，它直接影響壩的經(jīng)濟條件和壩體質(zhì)量。 4 4）要有修建溢洪道的合適地形，地質(zhì)條件。需要修建溢洪道，是土壩的）要有修建溢洪道的合適地形，地質(zhì)條件。需要修建溢洪道，是土壩的一大特點

20、，在選壩時必須考慮有無修建溢洪道的有利地形地質(zhì)條件，否則一大特點，在選壩時必須考慮有無修建溢洪道的有利地形地質(zhì)條件，否則將會增加工程布置的復雜性和造價。將會增加工程布置的復雜性和造價。( (四四) )堆石壩堆石壩( (干砌石壩干砌石壩) ) 壩體用石料堆筑壩體用石料堆筑( (干砌干砌) )而成而成，它也是一種就地取材的古老壩型。，它也是一種就地取材的古老壩型。當今由于機械化施工和定向爆破技術(shù)的不斷發(fā)展，堆石壩已成為經(jīng)當今由于機械化施工和定向爆破技術(shù)的不斷發(fā)展，堆石壩已成為經(jīng)濟壩型的一種。濟壩型的一種。 堆石壩對工程地質(zhì)條件的要求與土壩大致相同堆石壩對工程地質(zhì)條件的要求與土壩大致相同，但比它要高

21、些。，但比它要高些。一般巖基均能滿足此種壩的要求，而松軟的淤泥土，易被沖刷的細一般巖基均能滿足此種壩的要求，而松軟的淤泥土，易被沖刷的細砂土、地下水位甚低的強烈?guī)r溶化地目，則不適于修建此種壩型。砂土、地下水位甚低的強烈?guī)r溶化地目，則不適于修建此種壩型。此外，采用剛性斜墻防滲結(jié)構(gòu)的堆石壩，應修建在巖基上。此外，采用剛性斜墻防滲結(jié)構(gòu)的堆石壩，應修建在巖基上。 室堆室堆石壩的另一重要條件是壩址區(qū)要有足夠的石料，其質(zhì)量要求是：有石壩的另一重要條件是壩址區(qū)要有足夠的石料，其質(zhì)量要求是：有足夠的強度和剛度，有較高的抗風化和抗水性能。足夠的強度和剛度，有較高的抗風化和抗水性能。二、壩區(qū)滲漏及對壩基穩(wěn)定性的影

22、響二、壩區(qū)滲漏及對壩基穩(wěn)定性的影響 壩區(qū)滲漏：水庫蓄水后，壩上、下游形成一定的水位差（壓力水壩區(qū)滲漏：水庫蓄水后，壩上、下游形成一定的水位差（壓力水頭），在該水頭作用下，庫水將從壩區(qū)巖土體內(nèi)的空隙通道向壩下游頭），在該水頭作用下，庫水將從壩區(qū)巖土體內(nèi)的空隙通道向壩下游滲出，稱其為壩區(qū)滲漏。滲出，稱其為壩區(qū)滲漏。 同時，滲流場的水流具有一定的滲透壓力和上托力，使土石體產(chǎn)同時，滲流場的水流具有一定的滲透壓力和上托力，使土石體產(chǎn)生滲透變形或?qū)r體產(chǎn)生揚壓力而不利于抗滑穩(wěn)定性。生滲透變形或?qū)r體產(chǎn)生揚壓力而不利于抗滑穩(wěn)定性。（一）壩區(qū)滲漏條件分析及滲漏量計算（一）壩區(qū)滲漏條件分析及滲漏量計算 （二）滲

23、透水流對壩基穩(wěn)定性的影響（二）滲透水流對壩基穩(wěn)定性的影響 （三）裂隙巖體防滲減壓措施（三）裂隙巖體防滲減壓措施 （一）壩區(qū)滲漏條件分析及滲漏量計算（一）壩區(qū)滲漏條件分析及滲漏量計算 1 1、 滲漏條件分析滲漏條件分析壩基滲漏：壩底下的滲漏為壩基滲漏；壩基滲漏：壩底下的滲漏為壩基滲漏；繞壩滲漏：壩肩部位的滲漏為繞壩滲漏。繞壩滲漏：壩肩部位的滲漏為繞壩滲漏。 壩區(qū)滲漏是諸多水利工程中一種普遍壩區(qū)滲漏是諸多水利工程中一種普遍的地質(zhì)現(xiàn)象，一旦滲漏量過大，就會影的地質(zhì)現(xiàn)象，一旦滲漏量過大，就會影響水庫的效益，或者滲透水流作用危及響水庫的效益，或者滲透水流作用危及壩體安全，此時，壩區(qū)滲漏成為必須防壩體安全

24、，此時，壩區(qū)滲漏成為必須防治的工程地質(zhì)問題。治的工程地質(zhì)問題。 壩區(qū)滲漏量大小取決于庫水位高度及壩區(qū)滲漏量大小取決于庫水位高度及滲漏通道存在情況（包括通道的滲透性、滲漏通道存在情況（包括通道的滲透性、連通性、滲徑長短等）。下面分第四系連通性、滲徑長短等）。下面分第四系松散土石體透水介質(zhì)與裂隙巖體透水介松散土石體透水介質(zhì)與裂隙巖體透水介質(zhì)兩種情況，討論壩區(qū)滲漏條件。質(zhì)兩種情況，討論壩區(qū)滲漏條件。 （1 1）第四系松散土石體壩區(qū)滲漏）第四系松散土石體壩區(qū)滲漏 決定因素決定因素：第四系土石體透水性取決于其粒度成分、密實度、分選性和土：第四系土石體透水性取決于其粒度成分、密實度、分選性和土層結(jié)構(gòu)，這些

25、又與其成因、形成時間有關。層結(jié)構(gòu)，這些又與其成因、形成時間有關。 滲漏條件分析滲漏條件分析 等粒土石體的滲透系數(shù)隨粒徑增大，滲透系數(shù)可以成倍增大；等粒土石體的滲透系數(shù)隨粒徑增大，滲透系數(shù)可以成倍增大； 從成因類型看：沖積物分選好，細粒含量少，透水性較好；洪、坡積物從成因類型看：沖積物分選好，細粒含量少，透水性較好；洪、坡積物總的來說大小混雜，分選性差，透水性較差；而冰磧物分選性更差，透水性總的來說大小混雜，分選性差，透水性較差；而冰磧物分選性更差，透水性極弱。同一成因的沉積物，隨著沉積時代由新到老，透水性一般會變小。極弱。同一成因的沉積物，隨著沉積時代由新到老，透水性一般會變小。 按滲透系數(shù)和

26、滲透率大小，可將土石體分為幾個不同透水性等級。按滲透系數(shù)和滲透率大小，可將土石體分為幾個不同透水性等級。第四系沉積物滲漏條件分析，應從第四系地貌和成因類型分析入手，注意第四系沉積物滲漏條件分析，應從第四系地貌和成因類型分析入手，注意查明粗粒物質(zhì)和細粒物質(zhì)的分布和結(jié)構(gòu)組合狀況，能否產(chǎn)生壩基滲漏不僅與查明粗粒物質(zhì)和細粒物質(zhì)的分布和結(jié)構(gòu)組合狀況，能否產(chǎn)生壩基滲漏不僅與透水層滲透性有關，往往還與相對隔水層的分布有關。透水層滲透性有關，往往還與相對隔水層的分布有關。 （2 2）裂隙巖體壩區(qū)滲漏）裂隙巖體壩區(qū)滲漏裂隙巖體滲漏通道主要是各種結(jié)構(gòu)面和溶蝕空隙（洞）及其開啟性、裂隙巖體滲漏通道主要是各種結(jié)構(gòu)面和

27、溶蝕空隙（洞）及其開啟性、充填情況、連通情況。河谷形態(tài)特征即是決定透水性強弱和入滲、排充填情況、連通情況。河谷形態(tài)特征即是決定透水性強弱和入滲、排泄條件的重要因素。泄條件的重要因素。滲漏通道的形成：滲漏通道的形成：在壩區(qū)發(fā)育的順河斷裂、裂隙密集帶、岸坡卸荷裂隙帶、縱谷陡傾和在壩區(qū)發(fā)育的順河斷裂、裂隙密集帶、岸坡卸荷裂隙帶、縱谷陡傾和橫谷向上游緩傾的各種原生結(jié)構(gòu)面，都可以構(gòu)成強烈的滲漏通道。橫谷向上游緩傾的各種原生結(jié)構(gòu)面，都可以構(gòu)成強烈的滲漏通道。 滲漏邊界條件分析滲漏邊界條件分析 庫水沿斷層或裂隙密集帶產(chǎn)生的帶狀滲漏，或者由于隔水層與透水庫水沿斷層或裂隙密集帶產(chǎn)生的帶狀滲漏，或者由于隔水層與透

28、水層交互成層，庫水沿其透水巖層產(chǎn)生的層狀滲漏，易于確定，便于防治。層交互成層，庫水沿其透水巖層產(chǎn)生的層狀滲漏，易于確定，便于防治。庫水沿巖體中裂隙網(wǎng)絡系庫水沿巖體中裂隙網(wǎng)絡系統(tǒng)產(chǎn)生散狀滲漏，無一定方統(tǒng)產(chǎn)生散狀滲漏，無一定方向性，邊界條件復雜而不明向性，邊界條件復雜而不明確，此時可以進行壓水試驗，確，此時可以進行壓水試驗，根據(jù)滲透率大小繪制出透水根據(jù)滲透率大小繪制出透水性剖面圖，以了解巖體的透性剖面圖，以了解巖體的透水性。水性。 2 2、滲漏量的計算、滲漏量的計算 通過地質(zhì)調(diào)查和分析以及水文地質(zhì)試驗，可以初步確定通過地質(zhì)調(diào)查和分析以及水文地質(zhì)試驗，可以初步確定滲漏的途徑、邊界條件和計算參數(shù)。以此

29、為基礎，便可以估滲漏的途徑、邊界條件和計算參數(shù)。以此為基礎，便可以估算滲漏量的大小。滲漏量計算是一項十分復雜的工作，往往算滲漏量的大小。滲漏量計算是一項十分復雜的工作，往往很難找到一個切合實際的計算方法。實際工作中，多數(shù)情況很難找到一個切合實際的計算方法。實際工作中，多數(shù)情況下是對實際地質(zhì)條件做些簡化，采用水力學計算（或作流網(wǎng)下是對實際地質(zhì)條件做些簡化，采用水力學計算（或作流網(wǎng)圖）方法進行估算，以便得到一個滲漏量的初步評價，為確圖）方法進行估算，以便得到一個滲漏量的初步評價，為確定滲漏損失和合理的防滲措施提供依據(jù)。倘若要求較精確的定滲漏損失和合理的防滲措施提供依據(jù)。倘若要求較精確的計算結(jié)果，應

30、盡可能根據(jù)實際條件，采用流體力學等精確計計算結(jié)果，應盡可能根據(jù)實際條件，采用流體力學等精確計算或用模型模擬試驗方法確定。算或用模型模擬試驗方法確定。 （1 1）壩基滲漏量計算）壩基滲漏量計算 表表16-316-3列出了幾種簡單條件下簡化的計算式。有了單寬流量，列出了幾種簡單條件下簡化的計算式。有了單寬流量，根據(jù)實際滲流帶寬度根據(jù)實際滲流帶寬度b b立即得到總滲漏量立即得到總滲漏量q=bq=b* *q q。上述均適用于層流。上述均適用于層流狀態(tài)，若水流為紊流，只需將以上各式的水力坡度該為狀態(tài)，若水流為紊流，只需將以上各式的水力坡度該為i i1/21/2及紊流及紊流滲透系數(shù)滲透系數(shù)k kw w（i

31、 i1/21/2及及k kw w 參考水文地質(zhì)學），便可用相應公式計算滲參考水文地質(zhì)學），便可用相應公式計算滲漏量。漏量。 （2 2）繞壩滲漏量計算）繞壩滲漏量計算 繞壩滲漏集中發(fā)生在臨近壩結(jié)構(gòu)的岸邊地帶，因而岸邊地帶某一范繞壩滲漏集中發(fā)生在臨近壩結(jié)構(gòu)的岸邊地帶，因而岸邊地帶某一范圍內(nèi)滲漏的邊界條件，巖土透水性能以及初始地下水位的狀況，是繞壩圍內(nèi)滲漏的邊界條件，巖土透水性能以及初始地下水位的狀況，是繞壩滲漏的控制因素，繞壩滲漏計算也有水力學方法、流體力學方法和實驗滲漏的控制因素，繞壩滲漏計算也有水力學方法、流體力學方法和實驗室方法。目前基本上采用水力學方法，此法假設岸邊流線形狀與壩結(jié)構(gòu)室方法。

32、目前基本上采用水力學方法，此法假設岸邊流線形狀與壩結(jié)構(gòu)建筑物輪廓相似，均為有規(guī)則的幾何曲線，且沿流線流速不變，此外，建筑物輪廓相似，均為有規(guī)則的幾何曲線，且沿流線流速不變，此外，繞壩滲漏屬三維流，而計算時假定為二維流，所以它是近似計算方法，繞壩滲漏屬三維流，而計算時假定為二維流，所以它是近似計算方法，根據(jù)滲漏邊界條件復雜程度有全帶法和分束法，也可通過流網(wǎng)法計算。根據(jù)滲漏邊界條件復雜程度有全帶法和分束法，也可通過流網(wǎng)法計算。 全帶法全帶法 分束法分束法 全帶法全帶法 簡單的水文地質(zhì)條件下，并假定安邊線平直，透水層均質(zhì)，隔水底簡單的水文地質(zhì)條件下，并假定安邊線平直，透水層均質(zhì)，隔水底板水平，繞滲帶

33、為半圓形板水平，繞滲帶為半圓形 滲流為無壓層流時：滲流為無壓層流時：滲流為有壓層流時：滲流為有壓層流時：式中：式中： h h為壩上、下游水頭差；為壩上、下游水頭差； m m為承壓含水層厚度；為承壓含水層厚度； r r0 0 為壩接頭引用半徑為壩接頭引用半徑 （l l為壩頭輪廓周長）；為壩頭輪廓周長）； b b為繞滲帶寬度，為繞滲帶寬度， ， l l為繞滲帶邊緣長度，在沿壩軸線的剖面上，繞壩滲流邊界一般以天為繞滲帶邊緣長度，在沿壩軸線的剖面上，繞壩滲流邊界一般以天然地下水位相當?shù)乃畮煺８咚坏哪骋稽c近似確定；然地下水位相當?shù)乃畮煺８咚坏哪骋稽c近似確定； 其他符號意義同前。其他符號意義同前。

34、當岸邊線形狀復雜，隔水底板傾斜時，可采用分束計算流量的方法。當岸邊線形狀復雜，隔水底板傾斜時，可采用分束計算流量的方法。021lg366. 0rbhhhkq0lg732. 0rbhmkq0lr lb 分束法分束法 當庫岸及下游河岸形狀復雜，隔水底板傾斜起伏時，需先近似地繪制當庫岸及下游河岸形狀復雜，隔水底板傾斜起伏時，需先近似地繪制半橢圓形流線，將滲流范圍分成若干個滲流帶，計算每一個滲流帶的半橢圓形流線，將滲流范圍分成若干個滲流帶，計算每一個滲流帶的滲漏量（滲漏量（q q），然后將其綜合起來，即為該岸的繞壩滲漏量（），然后將其綜合起來，即為該岸的繞壩滲漏量（q q）。）?？筛鶕?jù)卡明基公式近似計

35、算：可根據(jù)卡明基公式近似計算：無壓流時：無壓流時：有壓流時：有壓流時： 式中：式中：b b、l l分別為代表某一滲流帶長條的寬度和長度；分別為代表某一滲流帶長條的寬度和長度；其它符號意義同前。其它符號意義同前。 lhhhbkq 221lhmbkqqq（二）滲透水流對壩基穩(wěn)定性的影響（二）滲透水流對壩基穩(wěn)定性的影響 流經(jīng)壩基巖土體的滲透水流，由于庫水與下游河道水位差流經(jīng)壩基巖土體的滲透水流，由于庫水與下游河道水位差引起很大的滲透壓力，同時，浸泡在水下的巖土體及部分壩引起很大的滲透壓力，同時，浸泡在水下的巖土體及部分壩體受到向上作用的浮托力，這些都在一定程度上影響壩基穩(wěn)體受到向上作用的浮托力，這些

36、都在一定程度上影響壩基穩(wěn)定性，從而可能導致壩體失穩(wěn)。定性，從而可能導致壩體失穩(wěn)。 揚壓力揚壓力：工程地質(zhì)主要從壩基巖體抗滑穩(wěn)定性角度上：工程地質(zhì)主要從壩基巖體抗滑穩(wěn)定性角度上去分析壩底面及深部巖體某滑移面上的水壓力情況，把作用去分析壩底面及深部巖體某滑移面上的水壓力情況，把作用于這些面上的滲透壓力及浮托力總稱為揚壓力。于這些面上的滲透壓力及浮托力總稱為揚壓力。 揚壓力是對壩基穩(wěn)定性極不利的因素，過高的揚壓力可以揚壓力是對壩基穩(wěn)定性極不利的因素，過高的揚壓力可以直接導致壩體失穩(wěn)，這在壩工建筑中不乏其例。直接導致壩體失穩(wěn)，這在壩工建筑中不乏其例。幾種典型的揚壓力分布情況及計算公式：幾種典型的揚壓力

37、分布情況及計算公式：1 1、壩基底面上上的揚壓力、壩基底面上上的揚壓力（1 1）對于厚度不大的均勻透水壩基、水）對于厚度不大的均勻透水壩基、水平建基面、無任何防滲措施條件下，壩踵平建基面、無任何防滲措施條件下，壩踵滲入點滲透壓力為滲入點滲透壓力為 （h h為上、為上、下游水位差，下游水位差，g g為重力加速度，為重力加速度，ww為水的為水的密度），壩趾滲出點滲透壓力一般視為零。密度），壩趾滲出點滲透壓力一般視為零。壩底任一點壓力近似按線性分布，則整個壩底任一點壓力近似按線性分布，則整個壩底剖面上滲透壓力分布呈三角形（壩底剖面上滲透壓力分布呈三角形（2 2）。）。考慮到下游水位考慮到下游水位h

38、h2 2對壩體產(chǎn)生浮托力對壩體產(chǎn)生浮托力（1 1），整個揚壓力分布呈梯形（圖），整個揚壓力分布呈梯形（圖16169 9）其值為）其值為 hgwhbghbgww21221 一定尺寸的防滲帷幕和排水孔，一定尺寸的防滲帷幕和排水孔，壩基揚壓力大小可用理論計算求得。壩基揚壓力大小可用理論計算求得。我國我國混凝土重力壩設計規(guī)范混凝土重力壩設計規(guī)范規(guī)定，規(guī)定，要求設置帷幕后其中心線處揚壓力大要求設置帷幕后其中心線處揚壓力大小降至小降至 ；排水孔中心；排水孔中心線揚壓力降至線揚壓力降至 ，其中，其中1 1、2 2稱為剩余水頭系數(shù)，一般稱為剩余水頭系數(shù)，一般1 1取取0.450.450.60.6，2 2取取0

39、.20.20.40.4，此時揚，此時揚壓力分布圖壓力分布圖16161010，其值為，其值為 工程設計上，為了減小壩基揚壓力常在壩基下設置防滲帷幕及排水措施工程設計上，為了減小壩基揚壓力常在壩基下設置防滲帷幕及排水措施（如排水孔）。前者可截斷水流或延長滲流途徑，后者適量排水均可達到降（如排水孔）。前者可截斷水流或延長滲流途徑，后者適量排水均可達到降低揚壓力的效果。低揚壓力的效果。hgw1hgw2bbbhghbgww211211221121 2 2、深部滑移面上的揚壓力、深部滑移面上的揚壓力 由于深部滑移面往往是三維空間曲面或二維平面，揚壓力分布比較由于深部滑移面往往是三維空間曲面或二維平面，揚壓

40、力分布比較復雜，可以近似地按一維線性分布規(guī)律計算，換算方法見圖復雜，可以近似地按一維線性分布規(guī)律計算，換算方法見圖16-1116-11，滑，滑移控制面上某一點水頭值的計算公式為：移控制面上某一點水頭值的計算公式為： 式中：式中：z z（x x）為結(jié)構(gòu)面某一點的埋深；）為結(jié)構(gòu)面某一點的埋深； hh（x x）為壩底面滲壓水頭投）為壩底面滲壓水頭投影到結(jié)構(gòu)面上某一點的值。影到結(jié)構(gòu)面上某一點的值。 )()()(xxxhzhs（三）裂隙巖體防滲減壓措施（三）裂隙巖體防滲減壓措施1 1、基于裂隙巖體的滲透特性，歸納不同的壩區(qū)滲漏模型、基于裂隙巖體的滲透特性，歸納不同的壩區(qū)滲漏模型：（1 1）散狀滲漏型：）

41、散狀滲漏型：在均質(zhì)的結(jié)晶巖或?qū)訝顜r體中，由于構(gòu)造型式復雜，在均質(zhì)的結(jié)晶巖或?qū)訝顜r體中，由于構(gòu)造型式復雜，各種結(jié)構(gòu)面相交切，組成復雜的裂隙網(wǎng)格系統(tǒng)，巖體破碎，滲漏無一定各種結(jié)構(gòu)面相交切，組成復雜的裂隙網(wǎng)格系統(tǒng)，巖體破碎，滲漏無一定方向，其邊界條件極為復雜，滲漏量視裂隙數(shù)量及寬度、連通程度而定。方向，其邊界條件極為復雜，滲漏量視裂隙數(shù)量及寬度、連通程度而定。（2 2）帶狀滲漏型：）帶狀滲漏型：在各種巖層中，由于某組結(jié)構(gòu)面發(fā)育，如順河的斷在各種巖層中，由于某組結(jié)構(gòu)面發(fā)育，如順河的斷層或裂隙密集帶，此組結(jié)構(gòu)面（帶）就成為集中滲漏通道。這種滲漏型層或裂隙密集帶，此組結(jié)構(gòu)面（帶）就成為集中滲漏通道。這種滲

42、漏型式簡單、明顯，邊界條件易于確定。當各種結(jié)構(gòu)面組合成為規(guī)模較大的式簡單、明顯，邊界條件易于確定。當各種結(jié)構(gòu)面組合成為規(guī)模較大的帶狀滲漏通道時，邊界條件較復雜，滲漏量大。帶狀滲漏通道時，邊界條件較復雜，滲漏量大。（3 3）層狀滲漏型：）層狀滲漏型：層狀結(jié)構(gòu)的水平或緩傾巖體中，透水層與隔水層交層狀結(jié)構(gòu)的水平或緩傾巖體中，透水層與隔水層交互成層，連續(xù)性較強的沉積結(jié)構(gòu)面發(fā)育，可沿層狀透水巖體明顯地滲漏，互成層，連續(xù)性較強的沉積結(jié)構(gòu)面發(fā)育，可沿層狀透水巖體明顯地滲漏，這種情況下，構(gòu)造結(jié)構(gòu)面對滲漏不起主導作用，當多層的透水層與隔水這種情況下，構(gòu)造結(jié)構(gòu)面對滲漏不起主導作用，當多層的透水層與隔水層交互成層時

43、，則形成多層狀滲漏通道，規(guī)模較大，此種滲漏型式的滲層交互成層時，則形成多層狀滲漏通道，規(guī)模較大，此種滲漏型式的滲漏帶明顯，邊界條件易確定。漏帶明顯，邊界條件易確定。 2 2、裂隙巖體防滲減壓措施、裂隙巖體防滲減壓措施 防滲措施原理上采取截斷水流或延長滲徑的辦法，減壓可通過防滲措施原理上采取截斷水流或延長滲徑的辦法，減壓可通過防滲來實現(xiàn)，也可采用排水等其它措施。前面滲透變形工程地質(zhì)研防滲來實現(xiàn)，也可采用排水等其它措施。前面滲透變形工程地質(zhì)研究中已介紹了松散土體壩基防治滲漏和滲透變形的措施，這里只介究中已介紹了松散土體壩基防治滲漏和滲透變形的措施，這里只介紹關于壩基巖體的防滲減壓措施。裂隙巖體采用

44、最普遍的防滲減壓紹關于壩基巖體的防滲減壓措施。裂隙巖體采用最普遍的防滲減壓措施是灌漿帷幕和鉆孔排水，在特殊地質(zhì)條件下可使用防滲井。措施是灌漿帷幕和鉆孔排水，在特殊地質(zhì)條件下可使用防滲井。 （1 1）灌漿帷幕）灌漿帷幕 （2 2）鉆孔排水）鉆孔排水 （3 3）斷層帶的防滲措施）斷層帶的防滲措施 （4 4）斜墻鋪蓋）斜墻鋪蓋 （1 1）灌漿帷幕）灌漿帷幕：設置方法是距：設置方法是距壩踵一定距離外，沿壩軸線方向布置壩踵一定距離外，沿壩軸線方向布置一排或幾排鉆孔，向孔內(nèi)灌入水泥漿一排或幾排鉆孔，向孔內(nèi)灌入水泥漿液或其他化學漿液，共同構(gòu)成一個完液或其他化學漿液，共同構(gòu)成一個完整的隔水墻，即所謂灌漿帷幕。

45、（圖整的隔水墻，即所謂灌漿帷幕。（圖16-1216-12）按規(guī)定，大型工程巖體的滲）按規(guī)定，大型工程巖體的滲透率透率q1luq1lu，中小型工程滲透率，中小型工程滲透率q3q35lu5lu，才予設置灌漿帷幕。當壩下隔，才予設置灌漿帷幕。當壩下隔水層埋深較小時，便可將帷幕深入到水層埋深較小時，便可將帷幕深入到隔水層內(nèi)隔水層內(nèi)3 35m5m，構(gòu)成全封閉式帷幕；，構(gòu)成全封閉式帷幕；反可設置懸掛式帷幕，一般深度反可設置懸掛式帷幕，一般深度0.30.30.70.7倍壩高。帷幕長度按壩基和倍壩高。帷幕長度按壩基和壩肩防滲帶總長度來確定；帷幕厚度壩肩防滲帶總長度來確定；帷幕厚度受灌漿的孔距及排距控制，具體設

46、計受灌漿的孔距及排距控制，具體設計要求，有專門規(guī)程可循。要求，有專門規(guī)程可循。 （2 2）鉆孔排水：）鉆孔排水：圖圖16-1216-12，在灌漿帷幕下游一定距離，設置一排或，在灌漿帷幕下游一定距離，設置一排或幾排排水孔，將排走部分（或全部）滲壓水流，起到降低揚壓力的良好效幾排排水孔，將排走部分（或全部）滲壓水流，起到降低揚壓力的良好效果。排水孔常與帷幕配合使用，也可以單獨使用。主排水孔的深度為防滲果。排水孔常與帷幕配合使用，也可以單獨使用。主排水孔的深度為防滲帷幕深度的帷幕深度的0.40.40.60.6倍，并不小于倍，并不小于10m10m，孔距一般，孔距一般2 23m3m，孔徑不宜過小。，孔徑

47、不宜過小。對于高壩，一般要求設置一排主排水孔，對于高壩，一般要求設置一排主排水孔，2 23 3排輔助排水孔；中低壩可以排輔助排水孔；中低壩可以視情況設置視情況設置1 12 2排孔即可。排水孔距壩踵距離一般取排孔即可。排水孔距壩踵距離一般取0.10.10.150.15倍水頭差。倍水頭差。 排水孔與帷幕配合使用，也可以單獨使用。排水孔與帷幕配合使用，也可以單獨使用。（3 3）斷層帶的防滲措施：）斷層帶的防滲措施：壩基中較大的順河斷層破碎帶，除應專門加固壩基中較大的順河斷層破碎帶，除應專門加固處理外，還要進行防滲處理。當斷層由角礫巖、碎塊巖組成時，其與帷幕處理外，還要進行防滲處理。當斷層由角礫巖、碎

48、塊巖組成時，其與帷幕相交的部位應全部處理，當斷層帶由斷層泥、糜棱巖組成時，因含泥質(zhì)較相交的部位應全部處理，當斷層帶由斷層泥、糜棱巖組成時，因含泥質(zhì)較多，可灌性差，需采用防滲井措施，即沿斷層帶延伸方向挖除，回填混凝多，可灌性差，需采用防滲井措施，即沿斷層帶延伸方向挖除，回填混凝土，并在兩側(cè)的影響帶范圍進行固結(jié)灌漿。土，并在兩側(cè)的影響帶范圍進行固結(jié)灌漿。 （4 4）斜墻鋪蓋：）斜墻鋪蓋：壩肩部位貫通上下游的集中滲漏通道，并在上游滲漏壩肩部位貫通上下游的集中滲漏通道，并在上游滲漏通道出露處設置粘土斜墻或鋪蓋，以隔斷庫水與滲漏通道的聯(lián)系。通道出露處設置粘土斜墻或鋪蓋，以隔斷庫水與滲漏通道的聯(lián)系。 三、

49、壩基（肩）抗滑穩(wěn)定性問題三、壩基（肩）抗滑穩(wěn)定性問題 概述概述 重力壩壩基抗滑穩(wěn)定性重力壩壩基抗滑穩(wěn)定性 拱壩壩肩抗滑穩(wěn)定性拱壩壩肩抗滑穩(wěn)定性 提高壩基（肩）巖體穩(wěn)定性的工程措施提高壩基（肩）巖體穩(wěn)定性的工程措施 （一）概述（一）概述 在巖土體地基上建壩，首先必須在強度和變形上滿足大壩荷載的在巖土體地基上建壩，首先必須在強度和變形上滿足大壩荷載的要求，以便維持其穩(wěn)定。對于松散土體壩基來說，強度比較低，總的要求，以便維持其穩(wěn)定。對于松散土體壩基來說，強度比較低，總的變形量較大，因而只適宜于建造大底面、柔性結(jié)構(gòu)的土石壩，但是高變形量較大，因而只適宜于建造大底面、柔性結(jié)構(gòu)的土石壩，但是高壓縮性土和不

50、均一地基，往往產(chǎn)生過大的沉陷或不均勻沉陷，使得壩壓縮性土和不均一地基，往往產(chǎn)生過大的沉陷或不均勻沉陷，使得壩頂設計高度得不到保證或差異沉陷引起壩身拉裂破壞。如，某壩細粒頂設計高度得不到保證或差異沉陷引起壩身拉裂破壞。如，某壩細粒土地基，建壩后土地基，建壩后14a14a總沉陷量達總沉陷量達2.48m2.48m，為壩高的，為壩高的10.5%10.5%，后來不得不，后來不得不補加壩高。壩工設計上，要視具體地質(zhì)情況對壩基土體的總沉陷量和補加壩高。壩工設計上，要視具體地質(zhì)情況對壩基土體的總沉陷量和沉陷差進行計算。沉陷計算可采用土力學課程中介紹的有關計算方法。沉陷差進行計算。沉陷計算可采用土力學課程中介紹

51、的有關計算方法。巖石壩基的承載力可根據(jù)巖塊單軸飽和極限抗壓強度，結(jié)合巖體節(jié)理巖石壩基的承載力可根據(jù)巖塊單軸飽和極限抗壓強度，結(jié)合巖體節(jié)理裂隙發(fā)育程度來決定，變形一般可不予考慮。但是，對于建在非均一裂隙發(fā)育程度來決定，變形一般可不予考慮。但是，對于建在非均一巖基上的剛性壩，它們對不均勻沉陷非常敏感，要注意分析產(chǎn)生不均巖基上的剛性壩，它們對不均勻沉陷非常敏感，要注意分析產(chǎn)生不均勻沉陷的地質(zhì)條件，并進行不均勻沉陷驗算。事實上，基巖上建壩，勻沉陷的地質(zhì)條件，并進行不均勻沉陷驗算。事實上，基巖上建壩，導致壩體破壞的地質(zhì)原因主要是沿弱面的滑移剪切破壞。我國已建和導致壩體破壞的地質(zhì)原因主要是沿弱面的滑移剪切

52、破壞。我國已建和在建的大壩中，因為抗滑穩(wěn)定性問題不得不改變設計、延長工期、增在建的大壩中，因為抗滑穩(wěn)定性問題不得不改變設計、延長工期、增加投資或加固處理者占加投資或加固處理者占1/31/3。 （二）重力壩壩基抗滑穩(wěn)定性（二）重力壩壩基抗滑穩(wěn)定性重力壩完全是依靠自身重量與壩基巖體之間產(chǎn)生摩擦力來維重力壩完全是依靠自身重量與壩基巖體之間產(chǎn)生摩擦力來維持穩(wěn)定的。一旦壩基存在地質(zhì)上的缺陷，使之產(chǎn)生的有效摩持穩(wěn)定的。一旦壩基存在地質(zhì)上的缺陷，使之產(chǎn)生的有效摩擦力不足以維持平衡，便可能沿這些弱面產(chǎn)生整體剪切滑動，擦力不足以維持平衡，便可能沿這些弱面產(chǎn)生整體剪切滑動，導致壩體破壞失穩(wěn)。這些地質(zhì)上的弱面通常是

53、壩體與壩基巖導致壩體破壞失穩(wěn)。這些地質(zhì)上的弱面通常是壩體與壩基巖體接觸界面、壩基淺部風化軟弱巖體及深部軟弱結(jié)構(gòu)面。體接觸界面、壩基淺部風化軟弱巖體及深部軟弱結(jié)構(gòu)面。 因而產(chǎn)生滑移破壞的類型是：因而產(chǎn)生滑移破壞的類型是： 1 1、表層滑動、表層滑動 2 2、巖體淺部滑動、巖體淺部滑動 3 3、巖體深部滑動、巖體深部滑動 當壩基巖體堅硬完整、無控制性當壩基巖體堅硬完整、無控制性軟弱結(jié)構(gòu)面存在，巖體強度遠大于軟弱結(jié)構(gòu)面存在，巖體強度遠大于接觸面強度時，就可能產(chǎn)生這種類接觸面強度時，就可能產(chǎn)生這種類型的破壞。此時，接觸面的摩擦系型的破壞。此時，接觸面的摩擦系數(shù)和凝聚力是控制壩體穩(wěn)定的主要數(shù)和凝聚力是控

54、制壩體穩(wěn)定的主要指標。出現(xiàn)表層滑動一般是由于施指標。出現(xiàn)表層滑動一般是由于施工質(zhì)量或清基不徹底造成的。只要工質(zhì)量或清基不徹底造成的。只要嚴格施工，并在設計上加以控制，嚴格施工，并在設計上加以控制，這種形式的破壞是可以避免的。這種形式的破壞是可以避免的。 1 1、表層滑動、表層滑動 表層滑動是指發(fā)生在壩底與基巖接觸面上的平面剪切（滑動）破壞。表層滑動是指發(fā)生在壩底與基巖接觸面上的平面剪切（滑動）破壞。（圖（圖16-1316-13）表層抗滑穩(wěn)定系數(shù)按下面公式計算：表層抗滑穩(wěn)定系數(shù)按下面公式計算： （1 1）按抗剪強度計算的公式）按抗剪強度計算的公式 （2 2）按抗剪斷強度計算的公式）按抗剪斷強度計

55、算的公式 式中：式中：f f、f f分別為觸面的抗剪摩擦系數(shù)及抗剪斷摩擦系數(shù)；分別為觸面的抗剪摩擦系數(shù)及抗剪斷摩擦系數(shù)； 為作用于壩體上全部荷載對滑移面的法向分量；為作用于壩體上全部荷載對滑移面的法向分量； 為作用于壩體上全部荷載對滑移面的切向分量；為作用于壩體上全部荷載對滑移面的切向分量； u u為作用于滑移面上的揚壓力；為作用于滑移面上的揚壓力； c c為接觸面的凝聚力；為接觸面的凝聚力； a a為壩基截面積；為壩基截面積； k k、k k為抗滑穩(wěn)定系數(shù)。為抗滑穩(wěn)定系數(shù)。huvfkhacuvfk 為保證壩基抗滑穩(wěn)定的安全度，水電部門規(guī)定安全系數(shù)值見表為保證壩基抗滑穩(wěn)定的安全度，水電部門規(guī)定

56、安全系數(shù)值見表16-416-4，計算所得，計算所得k k或或k k值大于表值大于表16164 4所列數(shù)值是安全的，否則是不所列數(shù)值是安全的，否則是不安全的。安全的。 滑移面抗剪（剪斷）強度指標的確定需要反復研究，慎重選取。一般滑移面抗剪（剪斷）強度指標的確定需要反復研究，慎重選取。一般先取得滑面的試驗指標，再根據(jù)多組試驗的統(tǒng)計值和壩址區(qū)工程地質(zhì)條先取得滑面的試驗指標，再根據(jù)多組試驗的統(tǒng)計值和壩址區(qū)工程地質(zhì)條件，對試驗值予以調(diào)整，給出建議指標，最后再根據(jù)壩區(qū)地質(zhì)條件及工件，對試驗值予以調(diào)整，給出建議指標，最后再根據(jù)壩區(qū)地質(zhì)條件及工程重要性等因素，由地質(zhì)、試驗和設計人員以建議指標為依據(jù)，共同確程重

57、要性等因素，由地質(zhì)、試驗和設計人員以建議指標為依據(jù)，共同確定設計指標。有些中、小型工程或勘察早期階段的簡單計算，可以根據(jù)定設計指標。有些中、小型工程或勘察早期階段的簡單計算，可以根據(jù)已建工程的經(jīng)驗數(shù)據(jù)或根據(jù)工程地質(zhì)條件類比方法選用計算指標。有些已建工程的經(jīng)驗數(shù)據(jù)或根據(jù)工程地質(zhì)條件類比方法選用計算指標。有些中、小型工程或勘察早期階段的簡單計算，可以根據(jù)已建工程的經(jīng)驗數(shù)中、小型工程或勘察早期階段的簡單計算，可以根據(jù)已建工程的經(jīng)驗數(shù)據(jù)或根據(jù)工程地質(zhì)條件類比方法選用計算指標。據(jù)或根據(jù)工程地質(zhì)條件類比方法選用計算指標。 抗剪公式實質(zhì)上把滑移面理想為完全裂開的破裂面，這不符合實際抗剪公式實質(zhì)上把滑移面理想

58、為完全裂開的破裂面，這不符合實際情況，這樣計算是一種經(jīng)驗規(guī)則，有些國家不再采用該式計算。我國一情況，這樣計算是一種經(jīng)驗規(guī)則，有些國家不再采用該式計算。我國一些設計單位仍保留兩種計算方法，主要是因為抗剪公式長期使用，成功些設計單位仍保留兩種計算方法，主要是因為抗剪公式長期使用，成功地設計了許多大壩。采用抗剪斷公式時，地設計了許多大壩。采用抗剪斷公式時，c c值變動幅度大，與之配套的值變動幅度大，與之配套的安全系數(shù)難以合理取值。最好是同時使用兩公式計算，相互對比，確定安全系數(shù)難以合理取值。最好是同時使用兩公式計算，相互對比，確定表層抗滑穩(wěn)定性。表層抗滑穩(wěn)定性。 為了提高壩基接觸面的抗滑力，常將接觸

59、面深入到比較完整的基巖為了提高壩基接觸面的抗滑力，常將接觸面深入到比較完整的基巖中，在下游形成一個抗力體（圖中，在下游形成一個抗力體（圖16-1416-14）。此時抗滑穩(wěn)定性計算公式為）。此時抗滑穩(wěn)定性計算公式為 式中：式中：p p為抗力體提供的抗力。為抗力體提供的抗力。p p值的確定有三種代表性情況值的確定有三種代表性情況抗力體巖性破碎：可視為松散介質(zhì)，利用土力學的被動土壓力計算抗力體巖性破碎：可視為松散介質(zhì)，利用土力學的被動土壓力計算公式求公式求p p，即，即hpuvfk24521022tghp（忽略（忽略c c值）值）式中：式中：r r抗力體容重；抗力體容重； h h抗力體高度；抗力體高

60、度； 0 0抗力體內(nèi)摩擦角?？沽w巖性較抗力體內(nèi)摩擦角?？沽w巖性較完整，但有傾向上游的成組結(jié)構(gòu)面，該面上完整，但有傾向上游的成組結(jié)構(gòu)面，該面上的摩擦角為的摩擦角為（tgtg0 0=f=f0 0） 從抗力體極限平衡條件得出：從抗力體極限平衡條件得出： 式中：式中：w w抗力體自重；抗力體自重； u u該結(jié)構(gòu)面上的滲透壓力。該結(jié)構(gòu)面上的滲透壓力。 抗力體巖體新鮮完整，無破裂結(jié)構(gòu)面存在，此時抗力體巖體新鮮完整，無破裂結(jié)構(gòu)面存在，此時p p值較大，其極限值值較大，其極限值最好通過模型試驗或現(xiàn)場抗力體試驗確定。最好通過模型試驗或現(xiàn)場抗力體試驗確定。 實踐證明：設置抗力體對壩體安全和造價有極大的效益?？?/p>