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同学们好

本节课我们学习土石坝的坝基处理

通过前面的学习我们已经知道

相比重力坝和拱坝来说

土石坝对坝基条件的适应性最强

土石坝对天然地基的强度和变形要求

以及地基处理的标准等

都可以略低于混凝土坝

但是

由于土石坝坝基本身的承载力、强度

变形和抗渗能力等条件

一般远不如混凝土坝

为了保证土石坝的安全

对坝基处理的要求丝毫不能放松

土石坝坝基处理的要求有几个方面

需满足渗流控制的要求

减小水力坡降

避免坝基发生渗透变形

控制坝基的渗漏量

保持坝体和坝基的稳定

不产生过大的有害变形

或明显的不均匀沉降

防止坝体裂缝的发生

还需在保证工程安全的前提下

经济合理

节省投资

对于岩基

其处理措施可参见

混凝土重力坝和拱坝相关内容

但处理要求应考虑土石坝的特点

重点是防渗

当岩基上的覆盖层较薄时

可采用如图所示的截水槽

将防渗体座落在截水槽上

阻截渗流

也可以在下部基岩中增加混凝土截水墙

或在防渗体底部增加齿槽

延长渗径

降低水力梯度

对于较高的土石坝

从防渗和稳定安全方面考虑

有时需要将坝底较大部分

甚至全部的覆盖层挖除

将防渗体和透水坝壳建在基岩上

需要注意的是

土石坝坝基岸坡的开挖坡度不宜太陡

不能像重力坝坝基那样开挖成台阶状

以避免发生防渗体

与岸坡接触部位的大的剪切错动变形

引起防渗体的拉裂或发生接触渗流冲刷破坏

对于存在断层、破碎带、软弱夹层等

不良地质构造的情况

可采用帷幕灌浆、防渗墙等措施

延长渗径

将断层与防渗体分隔开

防止发生接触冲刷破坏

当基岩透水性较强时

高坝还应做固结灌浆

增强基岩的完整性和抗渗性

当基岩裂隙宽度大于0.15~0.5mm时

采用水泥灌浆

裂隙宽度小于0.15mm时

采用化学灌浆或超细水泥灌浆

灌浆标准按灌后基岩的透水率进行控制

对于砂砾石坝基上建造土石坝

主要问题是进行渗流控制

解决方法是做好防渗和排水

可采用的处理措施有

1、垂直防渗措施

包括粘性土截水槽

混凝土防渗墙和帷幕灌浆等

垂直防渗措施可靠

而且可以有效地截断坝基渗透水流

应优先采用

垂直防渗措施的选用原则如下

当砂砾石层深度<10~15m

宜采用截水槽措施

当时砂砾石层深度不大于80m时

可采用混凝土防渗墙

当砂砾石层深度较大

可采用帷幕灌浆

或在上层采用截水槽或防渗墙

在深层进行帷幕灌浆

关于截水槽

前面已经提及

不再赘述

对于混凝土防渗墙

在深厚砂砾石地基的处理中是

比较有效和经济的防渗措施

其一般做法是

先分段挖槽

以泥浆固壁

然后在槽孔内浇筑水下混凝土

形成防渗墙

墙底需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坝高的1/10

高坝可以适当减小

低坝不应少于2m

混凝土防渗墙的厚度一般为0.6~1.3m

根据防渗要求和施工条件选用

根据已建工程经验

可采用容许渗透坡降80~100

作为墙厚控制的低限

关于帷幕灌浆

如图所示

即在坝基下部通过灌浆形成一道防渗帷幕

起到防渗、减少水力梯度

避免发生坝基渗透破坏的目的

对于砂砾石坝基

帷幕灌浆宜用水泥、粘土和膨润土等材料

可以处理较深的砂砾石层

也可以作为其他防渗结构的补强措施

但其问题在于

地层土料的颗粒级配、渗透性

地下水的流速等都会影响到

浆液的渗入及凝结的难度

控制着灌浆效果的好坏和费用的高低

因此

帷幕灌浆对砂砾石地层的适应性差

能否采用

取决于地层的可灌性

碾压式土石坝设计规范建议

采用可灌比M来评价砂砾石地基的可灌性

M=D15/d85

D15表示被灌浆地层土料的特征粒径

d85表示灌浆材料的控制粒径

单位均为mm

当M<5

一般认为坝基不可灌

M介于5~10

地基可灌性差

M>10

可灌水泥粘土浆

M>15

可灌水泥浆

当粒状材料灌浆的可灌性差时

可考虑采用化学灌浆

化学浆液对所有砂砾石层都是可灌的

帷幕的厚度根据容许渗透坡降确定

一般要求容许渗透坡降不大于3~4

对于深度较大的多排帷幕

可以沿深度逐渐减薄

砂砾石坝基的防渗

还可以采用水平防渗

在上游设置防渗铺盖

铺盖与坝身防渗体相连

并向上游延伸

以延长渗径

使得坝基的渗漏损失

和渗透坡降降低至容许范围

当坝基覆盖层深厚

缺乏采用垂直防渗措施的条件

或其造价昂贵难以实现时

适合采用铺盖防渗

但是

铺盖不能像垂直防渗措施

那样可以完全截阻渗流

其防渗效果有一定限度

铺盖的防渗效果取决于

其透水性、长度和厚度

一般来说

对于铺盖材料的渗透系数

至少应比地基砂砾石的渗透系数小2个量级

即1/100以下

最好在1/1000以下

铺盖的长度也不宜过长

当长度超过6~8倍水头时

其防渗效果的增加不明显

厚度方面

铺盖前端的最小厚度不宜小于0.5~1.0m

向下游方向逐渐增厚

末端与防渗体连接处的厚度

按容许渗透坡降确定

对于软黏土地基

由于软黏土的抗剪强度低

压缩性大

渗透性弱

排水速度慢

一般不宜作为坝基

在经过有效处理后

才可修建高度不大的坝

软黏土地基的处理方法

与建筑工程中的方法类似

常用的有振冲、强夯、堆载预压

砂井排水、塑料排水带等

如图所示为对软黏土层

采用堆载预压+砂井排水措施的示意图

土层中打入砂井

在上部堆载作用下

软土层内产生超静孔隙水压力

由于砂井中的碎石材料渗透性较相对大

周围土体向砂井内产生渗流

并通过砂井向上流出

在顶部还设置了砂垫层

将渗透水流引走

由此加快软黏土地基的渗流固结

增强其强度和抗压缩性

本节课我们学习了土石坝坝基的处理

可以看出

由于土石坝坝基一般条件较差

其处理原则和具体措施

与重力坝和拱坝存在差异

同学们学习本节时需要注意进行对比分析