坝的工建地质研究

1、第十章 坝的工程地质研究本章内容 水工建筑物的工程地质条件与问题 坝区的渗漏与坝基的渗透稳定问题 坝基的抗滑稳定问题 坝基的沉降问题 坝基的处理第一节 水工建筑物的工程地质条件和 工程地质问题一、水工建筑物的工程地质条件 地形地貌条件 岩土类型和工程地质性质 地质结构 水文地质条件 自然地质现象 地质物理环境（地应力和地热等） 天然建筑材料二、水工建筑物的工程地质问题1.坝基工程地质问题（渗漏与渗透稳定、抗滑稳定、沉降等）2.输水及泄水建筑物的工程地质问题（渠、隧洞）3.水库区的工程地质问题（渗漏、岸坡稳定、水库浸没、水库淤积、诱发地震等）4.区域地壳稳定问题5.环境工程地质问题第二节 坝区的

2、渗漏形式：坝基渗漏和绕坝渗漏危害：水库蓄水量减少，达不到设计要求； 引起坝基渗透变形，危及大坝安全。一、坝区渗漏的工程地质条件 渗漏通道1. 透水层 渗透系数大于107/s的松散沉积层和基岩2. 透水带 主要是断层破碎带和裂隙密集带3.岩溶通道二、坝区渗漏量的计算（一）坝基渗漏量的计算1. 单层结构的均匀透水坝基公式使用条件：T2b2. 双层结构透水坝基：上部为弱透水层，下部为强透水层。K2 K13. 多层结构透水坝基（二）绕坝渗漏量的计算 对于均匀透水岩体 地下水位低于河水位时 在水库蓄水前地下水补给河水渗漏带宽度取决于水库壅水高度和地下水回水后的坡度如果坝肩由非均质岩体构成，或岩体中有集中

3、渗漏的通道，则应根据划分渗漏带，分别计算各带的渗漏量。第三节 坝基的渗透变形一、坝基渗透变形的形式 有管涌、流土、接触冲刷和接触流失四种类型。指土体内的细颗粒或可溶成分由于渗流作用而在粗颗粒孔隙通道内移动或被带走的现象。 指在上升的渗流作用下，局部粘性土和其他细粒土体表面隆起、顶穿或不均匀的砂土层所有颗粒群同时浮动而流失的现象。3. 指渗透水流沿着两种渗透系数不同的土层接触面或建筑物与地基的接触面流动时，沿接触面带走细颗粒的现象。4. 指渗透水流垂直于渗透系数相差悬殊的土层流动时，将渗透系数小的土层中细颗粒带进渗透系数大的粗颗粒土的孔隙中的现象。二、渗透变形产生的条件 取决于土体结构与渗透压力

4、两方面。1. 土体结构因素分析（1）粗细颗粒粒径比 土中占多数的粗、细颗粒的平均直径相差较大时易产生管涌。 试验表明：d大/ d小20时，才能产生管涌。（2）土颗粒级配的不均匀系数 Cu20 易产生管涌 10Cu20 可产生流土，也可产生管涌（3）土层结构 如，二元结构，当上部粘性土层厚而完整时，则不易产生渗透变形；否则在坝的下游易产生管涌。（4）颗粒级配曲线型式2. 水动力条件 动水压力是渗透水流作用于单位土体上的压力。：渗透水流使土体处于渗透变形极限平衡状态时所具有的水力坡度。 Icr = (Gs1) (1n)式中Icr为临界水力坡度； Gs为土粒比重；n为土的孔隙率。 第四节 坝基的抗滑

5、稳定分析一、坝基滑动破坏类型（一）表层滑动 沿坝体底面与坝基岩体的接触面发生剪切破坏。（二）浅层滑动 滑动面位于坝基岩体的浅部。（三）深层滑动 沿坝基岩体深部软弱结构面发生剪切滑动破坏。二、坝基抗滑稳定分析（一）坝基岩体滑动的边界条件 表层滑动和浅层滑动的边界条件比较简单，而深层滑动的边界条件则由滑动面、切割面和临空面构成。（二）影响坝基抗滑稳定性的因素 取决于工程作用力和坝基工程地质条件。1. 工程作用力 （1）坝体自重 （2）静水压力 （3）扬压力 包括浮托力和渗透压力两部分 （4）地震力（设计烈度为VII度以上地区） 包括地震惯性力和地震动水压力 作用于坝体上的荷载分为基本荷载组合和特殊

6、荷载组合。2. 坝基岩体的阻滑作用 （1）滑动面的阻滑作用 滑动面的抗剪强度是决定岩体抗滑能力的主要因素。 （2）切割面的阻滑作用 一般不考虑切割面的阻滑作用，而将其作为安全储备。 （3）坝下游抗力体的阻滑作用 坝下游具有支撑和抗滑作用的岩体称为抗力体，可起到抵抗坝基岩体滑动的作用。（三）坝基岩体抗滑稳定计算 常用的方法：、有限元法、地质力学模型试验法等。1. 表层滑移的抗滑稳定计算抗切试验抗剪试验抗剪断试验坝基抗滑稳定性评价 在工程中用抗滑稳定安全系数来评价。 对于重力坝， 基本荷载组合时：Kc 1.05， Kc3.00； 特殊荷载组合时：Kc 1.00， Kc2.32.5。2. 浅层滑移的抗滑稳定计算 浅层滑移稳定计算方法与表层滑移相同，只是滑动面的抗剪强度指标要采用坝基浅部岩体的或结构面的强度指标。 若坝基表层或浅层有滑动的可能，可采用以下处理措施：3. 深层滑移的抗滑稳定计算 以楔形滑移体为例，沿坝轴线方向取单宽剖面，按平面问题，用极限平衡理论进行分析。（1）单斜滑动面倾向下游，下游存在陡立临空面