土石坝的地基处理内容丰富

12023/3/9§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22023/3/9

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。32023/3/9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。42023/3/9

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。52023/3/9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。62023/3/9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72023/3/9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82023/3/9一、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。92023/3/9二、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。

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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。112023/3/6在砂砾砾石地地基上上建坝坝的主主要问问题是是进行行渗流流控制制，解解决的的方法法是作作好防防渗和和排水水。1.垂直防防渗设设施2.上游水水平防防渗铺铺盖3.下游排排水设设施122023/3/61.垂直防渗渗设施包包括:(1)粘性土截水槽(2)混凝土防防渗墙(3)灌浆帷幕幕132023/3/6(1)粘性土截截水槽当坝基砂砂砾石层层不太深深厚时，，截水槽槽是最常常用而又又稳妥可可靠的防防渗设施施。一般般布置在在大坝防防渗体的的底部（（均质坝坝则多设设在靠上上游1/3至1/2坝顶宽处处），横横贯整个个河床并并延伸到到两岸。。142023/3/6槽身开挖挖断面呈呈梯形，，切断砂砂砾石层层直达岩岩基，岩岩面经处处理后回回填粘性性土料，，槽下游游侧按级级配要求求铺设反反滤料，，槽底宽宽应该根根据回填填土料的的容许渗渗流坡降降、与岩岩基接触触面抗渗渗流冲刷刷的容许许坡降以以及施工工条件确确定。152023/3/6截水槽上上部与坝坝的防渗渗体连成成整体，，下部与与岩基紧紧密结合合，形成成一个完完整的防防渗体系系。（如图示）我国在60年代前建建成的大大坝曾广广为应用用。截水水槽的最最大开挖挖深度一一般不超超过20m。国外高高土石坝坝截水槽槽的开挖挖深度有有的较大大，如：：加拿大大的下诺诺赫坝最最大挖深深达82m。162023/3/6172023/3/6182023/3/6要求：范围：横贯整整个河床，并并延伸到河岸岸槽形：梯形上部：与防渗渗体连成整体体下部：与基岩岩紧密结合192023/3/6(2)混凝土防渗墙墙深厚砂砾石地地基采用混凝凝土防渗墙是是比较有效效和经济的防防渗设施。一一般做法是用用冲击钻分段段建造槽形孔孔，以泥浆固固壁，然后在在槽孔内用水水下浇注混凝凝土的方法浇浇筑成墙，202023/3/6振动切槽施工212023/3/6222023/3/6混凝土防渗墙232023/3/6要求：范围：横贯整个河河床，并延伸到河河岸槽形：冲击钻分段段建造槽形孔上部：插入防渗体体≮1/10H，且≮2m下部：嵌入弱风化化基岩≮0.5～1.0m墙厚：0.6～1.3m242023/3/6252023/3/6262023/3/6272023/3/6墙底嵌嵌入弱弱风化化基岩岩，深深度不不小于于0.5～1.0m，墙顶顶插入入防渗渗体内内的深深度应应大于于1/10坝高，，并不不得小小于2m。墙厚厚按施施工条条件可可在0.6～1.3m范围内内选用用，一一般0.8m左右。。282023/3/6(3)灌浆帷帷幕采用高高压定定向喷喷射灌灌浆技技术，，通过过喷嘴嘴的高高压气气流切切割地地层成成缝槽槽，在在缝槽槽中灌灌压力力水泥泥砂浆浆，凝凝结后后形成成防渗渗板墙墙。292023/3/6302023/3/6灌浆材料：水泥粘粘土浆；配比：水水泥占20～50％灌浆厚度：由容许许比降确定，J≤3～4可灌性：D15/d85<5,不可灌；=5~10可灌性差；>10可灌水泥粘土浆；>15可灌水泥浆；深度：达到基岩或或相对不透水层312023/3/6帷幕灌桨既可以处处理较深的砂砾石石层；也可以处理理局部不便于用其其他防渗方法施工工的地层；还可以以作为其他防渗结结构的补强措施。。322023/3/6帷幕灌桨存在的问问题是工艺较复杂杂，费用偏高，地地表需加压重，否否则灌浆质量达不不到要求。对地层层的适应性差，即即这种灌浆方法是是否宜于采用，取取决于地层的可灌灌性。332023/3/62.上游水平防渗铺盖盖用粘性土料修筑铺铺盖与坝身防渗体体相连接，并向上上游延伸至要求的的长度，也是土石石坝常用的防渗设设施。铺盖的作用用是延长渗径，从从而使坝基渗漏损损失和渗流坡降减减小至容许范围以以内。342023/3/6352023/3/6当坝基覆盖盖层深厚，，缺乏采用用垂直防渗渗设施的条条件或其造造价昂贵难难以实现时时，适于采采用铺盖防防渗。当上上游有天然然铺盖或坝坝前淤积物物较厚可以以利用时更更值得考虑虑。362023/3/6铺盖不能像像垂直防渗渗设施那样样可以完全全截阻渗流流，其防渗渗效果有一一定限度，，故多在中中、小工程程中使用，，对高坝多多和其他防防渗设施配配合使用。。372023/3/6范围：下端端与防渗体体相连，上上游延伸到到需要长度度目的：延长长渗径，减减小渗流比比降到容许许范围防渗效果：：不能截阻阻渗流，防防渗效果有有一定限度度适用范围：：中、小型型工程或大大型工程的的辅助设施施。铺盖渗透系系数：<k砂砾石/1000铺盖长度：：6～8倍水头铺盖厚度：：最薄处≮≮0.5～1.0m382023/3/63.下游排水设施，，包括：(1)水平排水层(2)排水沟(3)减压井(4)透水盖重等。这些设施可以单单独使用，也可可以综合使用。。392023/3/6水平排水：主要要采用褥垫排水水垂直排水：排水水沟或减压井402023/3/6412023/3/6减压井可以有效地排除渗水水，降低坝基扬扬压力。它是深入坝基透水水层中的连续并并排，井径一般般大于15cm。井贯入强透水水层中不应少于于其厚度的25%，一般采用50%~70%，但100%效果最好。422023/3/6出口高程宜尽尽量降低，但但应高于排水水沟底面。井井周设置反滤滤层。减压井井的缺点是加加了坝基渗水水量。减压井井与其它防渗渗排水设施共共同使用时，，应统一考虑虑，权衡利弊弊。432023/3/6442023/3/6减压井452023/3/6三、细砂、软粘土和湿湿陷性黄土坝基处处理1.细砂等易液化土坝坝基2.软粘土坝基3.湿陷性黄土坝基462023/3/61.细砂等易液化土坝坝基坝基中的细砂等地地震时易液化的土土料对坝的稳定性性危害很大。液化是在震动荷载载作用下，土坝内内孔隙水来不及排排出，土体内孔隙隙压力上升，使土土体颗粒间的连接接强度降低，而处处于流动状态。472023/3/6细砂坝基处理：①打板桩封闭或压压重，目的是增加加土体的约束力。。②可采用振冲、强强夯、爆破、挤密密、震动碾压等加加密方法加固，提提高土体的密实度度和颗粒骨架的稳稳定性。③排水和减压，创创造排水条件以使使振动孔隙水压力力很快482023/3/6淤泥地基处理淤泥地基的主要问问题是天然含水量量高，抗剪强度低低，承载能力低。处理方法有：①挖除；②设置砂井加速排排水；③坝脚压重，以保保持地基的稳定性性。492023/3/62.软粘土坝坝基软弱粘性性土抗剪剪强度低低，压缩缩性高，，在这种种地基上上筑坝，，会遇到到下列问问题：(1)天然地基基承载力力很低，，高度超超过3~6m的坝就足足以使地地基发生生局部破破坏；502023/3/6(2)土的透水水性很小小，排水水固结速速率缓慢慢，地基基强度增增长不快快，沉降降变形持持续时间间很长，，在建筑筑物竣工工后仍将将发生较较大的沉沉降，地地基长期期处于软软弱状态态；(3)由于灵敏敏度较高高，在施施工中不不宜采用用振动或或挤压措措施，否否则易扰扰动土的的结构，，使土的的强度迅迅速降低低造成局局部破坏坏和较大大变形。。512023/3/6软粘土地地基一般般不宜用用作地基基，仅在在采取有有效处理理措施后后，才可可能修建建高度不不大的坝坝。我国在软软土地基基上筑坝坝也取得得了一定定的经验验，如：：杜湖土土坝，坝坝高17.5m，采用砂砂井处理理办法；；溪口土土坝，坝坝高23m，采用镇镇压层方方法。国国外在软软土地基基上建坝坝的实例例有委内内瑞拉的的古里坝坝，坝高高90m，地基为为高压缩缩性残积积土，采采取了部部分挖除除、预浸浸水、设设戗台、、加强反反滤等措措施。522023/3/6处理方法法有：①挖除；；②设置砂砂井加速速排水；；③坝脚压压重，以以保持地地基的稳稳定性。。532023/3/6砂井直径径约３００～40cm，井距与与井径之之比为6～8，按梅花花形布置置，砂井井顶面铺铺设厚约约1m的砂垫层层。542023/3/6如：杜湖水水库土土坝坝坝基表表层有有11～13m厚的淤淤泥质质粘土土层，，抗剪剪强度度只有有0.015Mpa，采用用砂井井加固固后，，随坝坝体增增高，，坝基基强度度增长长较快快，当当大坝坝填筑筑到14m高度时时，坝坝基土土的抗抗剪强强度已已增至至0.05Mpa，满足足了稳稳定要要求。。建软软粘土土地基基上的的坝，，宜尽尽量减减小坝坝基中中的剪剪应力力，防防渗体体填筑筑的含含水量量宜略略高于于最优优含水水量，，以适适应较较大的的不均均匀沉沉降。。552023/3/6562023/3/63.湿陷性性黄土土坝基基湿陷性性黄土土坝基基的主主要危危害是是浸水水后产产生过过大的的不均均匀沉沉降，，造成成坝体体裂缝缝。这这种地地基也也不宜宜建坝坝，只只有经经过充充分论论证和和处理理后才才可建建低坝坝。572023/3/6一般处处理措措施是是挖除除、翻翻压或或通过过强夯夯以消消除其其湿陷陷性，，也可可通过过预先先浸水水处理理，使使湿陷陷量大大部在在建坝坝前或或施工工完成成。582023/3/6与坝基基、岸岸坡及及其它它建筑筑物的的连接接1、与坝坝基地基与与坝体体土质质相近近，清清基后后直接接填土土地基与与坝体体土质质不同同，在在结合合面做做槽与基岩岩连接接时，，设混混凝土土齿墙墙2、与岸岸坡岸坡存存在的的问题题：渗透性性大，，容易易出现现集中中渗流流；稳稳定性性差，，容易易出现现滑动动和裂裂缝。。处理办办法：：缓坡连连接，，不宜宜陡坡坡或台台阶形形，以以防裂裂缝,坝体与与岸坡坡连接接要紧紧密，，加宽宽心墙墙或斜斜墙以以延长长渗径径，岸岸坡岩岩石灌灌浆防防止绕绕渗592023/3/63、与其它建建筑物设置原因：：在连接处处，由于土土坝沉降过过大，容易易造成土坝坝裂缝，结结合处容易易出现集中中渗流土坝与混凝凝土建筑物物结合类型型：翼墙式：使使混凝土与与土坝翼墙墙相连接插入式：混混凝土插入入土坝坝身身中特特点：结结构简单，，安全可靠靠，造价低低，高坝用用得多翼墙的常用用形式：围墙式围墙—翼墙式上下翼墙式式注意：在翼墙背面面设齿墙，，延长渗径径翼墙背面坡坡度>0.1，使土体与与翼墙结合合良好602023/3/6从砼坝与土土石坝的连连接部位开开始，砼坝坝的断面逐逐渐减小，，最后成刚刚性插入土石坝坝的心墙内内。612023/3/6土石砼622023/3/6图5-39插入式连接接示意图1-混凝土重力力坝；2-土石坝；3-半插入段；；4-插入632023/3/6图5-40翼墙式连接接1-土石坝；2-溢流重力坝坝；3-圆弧形翼墙墙4-斜降式翼墙墙；5-边墩；二、土石坝坝的裂缝控控制干缩裂缝冻融裂缝不均匀沉降降裂缝滑坡裂缝水力劈裂裂裂缝642023/3/61.类型和成成因（1）纵缝走向大体体上与坝坝轴线平平行，多多数发生生在坝顶顶和坝坡坡中部。。●在心墙墙坝和多多种土质质坝中，，由于心心墙土料料的固结结比较缓缓慢，坝坝壳土料料的沉降降速度比比心墙快快，坝壳壳和心墙墙之间发发生应力力传递，，在坝顶顶部出现现拉应力力区导致致裂缝。。多发生生在竣工工初期，，或初次次蓄水时时。●土质斜斜墙坝的的坝壳材材料，如如压实不不足，沉沉降变形形大，上上部和下下部沉降降不均，，都可使使斜墙断断裂，形形成纵向向裂缝。。●高压缩缩性地基基上也易易形成坝坝坡面和和坝内部部的纵向向裂缝。。（2）横缝走向与坝坝轴线近近乎垂直直，多发发生在两两岸坝肩肩附近。。当岸坡比比较陡峻峻，或是是岸坡地地形突然然变化时时，都易易发生这这种裂缝缝。横缝缝常贯穿穿坝的防防渗体，，在渗流流作用下下继续发发展，危危害极大大。（3）内部裂裂缝主要由坝坝基和坝坝体的不不均匀沉沉降引起起。在坝坝体表面面很难发发现，它它可能发发展成为为集中的的渗流通通道，危危害性也也很大。。在较薄薄的粘土土心墙坝坝中，坝坝壳沉降降速度快快，较早早达到稳稳定，而而心墙由由于固结结速度慢慢，还在在继续沉沉降，坝坝壳将对对心墙产产生拱效效应，使使心墙中中的竖向向应力减减小，甚甚至可能能由压应应力转变变为拉应应力，从从而产生生内部裂裂缝。地震区土土石坝震震害的主主要形态态是出现现纵缝和和横缝；；由于水水力劈裂裂作用也也可以产产生裂缝缝。⑴纵缝：与与坝轴线线大体平平行，多多发生在在坝顶和和坝坡中中部因坝壳与与心墙、、或多种种土质坝坝固结速速度的差差异形成成拉应力力而裂缝缝多发生在在竣工期期前后。。纵缝横缝⑵横缝：与与坝轴线线大体垂垂直，多多发生两两岸坝肩肩附近因岸坡陡陡峻或岸岸坡突变变而致横缝常贯贯穿防渗渗体，危危害很大大。水平缝⑶内缝：：出现在在坝体内内部因坝基与与坝体的的不均匀匀沉降而而致易形成集集中渗流流通道，，危害很很大。心墙坝的的内部水水平裂缝缝局部高压压缩性地地基上土土石坝底底部的裂裂缝混凝土防防渗墙引引起的坝坝体内部部裂缝2.裂缝的防防止与控控制措施施（1）提高填土土的压实实质量，可减小小沉降位位移和水水平位移移，从而而达到减减小拉应应变和改改善应力力状