坝基强度因素

影响软弱夹层抗剪强度的因素

主要有夹层界面中的软弱物质、界面的状态 (糙度、起伏度)等。根据所夹物质性状，软弱夹层可 分为猫泥型、泥含粉粒碎屑型、碎屑夹泥型、碎屑型等 类型，一般含泥多的界面光滑，起伏度小的软弱夹层抗 剪强度最低。 (2)深筱盖层坝基。有的坝基极盖层深度超过百 米，著名的有巴基斯坦塔贝拉(Tarbela)坝基、加章 大马尼克一3(Manic一3)坝基。这种坝基只能修建土石 坝和低的混凝土坝，需采取复杂的防渗措施。 (3)有深槽的坝基。坝基岩体中有窄而深的槽，充 填软弱物质.需要清除或处理，例如中国姻街子水电站 玄武岩坝基中有深达70余m的深槽。 (4)喀斯特发育的坝基。喀斯特主要发育在灰岩 中，查清其分布规律一般需进行大量勘探工作。防渗处 理不好，可能大量漏水。中国乌江渡重力拱坝，坝高 165m，两岸喀斯特及暗河发育，坝肩附近洞穴回填混 凝土总体积达8万多m”，左岸部分地段沿断层发育的 溶洞深达河床以下200m，用高压灌浆等措施进行大 量复杂的处理，得到成功。 (5)有大断裂构造的坝基。例如河床和岸坡有顺河 断层、横河及斜交断层，甚至活动性断层，对坝基的稳 定、变形、防渗等都有极大影响。 (6)黄土坝基。黄土属大孔隙土，含大量水溶盐， 遇水丧失强度，产生大量沉陷。黄土成因复杂、其湿陷 性有显著差异，对这种坝基要仔细研究处理。 (7)有细砂层或淤泥透镜体的坝基。细砂层有可能 液化，淤泥密度小，沉陷量大、都需仔细研究处理。 2100433B

①有足够的强度和刚度，能承受坝体传来的 力，不产生不允许的变形和裂陈。

②有足够的整体性和 均匀性，满足坝基抗滑稳定要求。

③有足够的抗渗性， 满足渗流稳定性要求。

④有足够的抗震稳定性，在地震 等动力作用下坝基岩土不产生滑动、沉陷、液化等现 象。

⑤有足够的耐久性，坝基岩土性能在水的长期作用 下不恶化。 当坝基不能满足某些要求时，可对坝基岩土进行 处理，使其达到上述要求(见岩基处理和软基处理)。 坝基可分为岩质、非岩质和非均质3种。另外在地 质条件复杂的坝址常遇复杂坝基。 岩质坝墓可分为坚岩坝基和软岩坝基。一般 坝基岩石抗压强度大于30MPa为坚岩坝基;小于30 MPa为软岩坝基。坚岩和软岩坝基又均可按岩性分为 不同类型。同类岩性的坝基还有风化程度、岩体结构 (块状、碎裂、层状)、受地质构造破坏的程度的不 同。 非岩质坝基分为砂砾石坝基、砂质坝基和土质 坝基.级配良好的砂砾石坝基具有较高的承载能力，可 做高土石坝及坝高40余m以下的混凝土坝的坝基。 砂质坝基抗管涌能力弱，承载能力和沉陷性能因颗粒 组成、级配、密实度等的不同有很大的变化.均匀的中 细砂层遇地震容易液化。土质坝基防渗性能好，内摩擦 系数小，沉陷过程长。

土质坝基

土质坝基种类繁多，性能相差很 大，因颗粒组成、生成条件等而异。主要有猫土坝基、 壤土坝基等。 非均质坝墓不挖除河床覆盖层的岩质坝基、岩 性不均一的坝基、具有多种沉积物的非岩质坝基均属 此类，其变形、强度、抗渗流等性能往往不均匀，需要 在坝和坝基的设计中妥善处理。 复杂坝墓指有重大地质问题，需要进行复杂处 理的坝基。

岩质复杂坝基

岩质复杂坝基有缓倾角软弱夹层的坝 基、深覆盖层坝基、有深槽的坝基、喀斯特发育的坝基、 有大的断裂构造的坝基等。非岩质复杂坝基有:黄土坝 基、有细砂层或淤泥透镜体的坝基等。 (l)有缓倾角软弱夹层的坝基。坝基岩体中夹有曾 受地质构造破坏，相对软弱的薄岩层，其力学强度低， 遇水易软化或泥化，连续性强，倾角小于30。。这种软 弱夹层对坝基德定最为不利。软弱夹层埋藏于地下，其 分布和性状很不易查清，需根据勘探资料和地质背景、 生成条件等加以综合分析判定。

坝基岩土体在坝体自重和各种荷载组合作用下产生的垂直和水平变位及角变位。其中垂直变位即沉陷最常发生，主要是由于岩土体中的孔隙或裂隙被压缩所致。除软弱或具有碎裂结构的岩体外，坝基岩体的沉陷量一般很小，而且都在其弹性限度以内，所以影响不大。但由于建在岩基上的混凝土坝大多数具有较大的刚性，对不均匀沉陷非常敏感。特别是拱坝，坝基或坝肩范围内岩体变形的局部差异，都可能改变坝体应力条件，而最终导致坝的整体破坏。 坝基岩体的不均匀沉陷往往由于岩体中存在下列不利地质因素引起：①由于岩相变化、岩浆岩侵入或断层错动引起的岩性突变或岩体本身的不均匀性；②岩体的不均匀风化，如局部的深风化槽、风化囊和风化夹层的存在；③卸荷裂隙发育的不均一性；④存在断层或剪切破碎带；⑤层理、节理或劈理发育带或产状的局部变化；⑥岩溶洞穴的存在；⑦存在可能发生机械或化学管涌的岩层或夹层等。

反映岩土体变形特性的物理参数是变形模量和泊桑比。一般新鲜、完整的坚硬岩石构成的岩体的变形模量在10000MPa以上，而软弱岩体则大多在2000MPa以下,第四纪沉积物组成的地基的变形模量一般自数十到数兆帕之间变化。因此，对后两类地基，特别是软粘土地基的沉陷变形问题不容忽视。设计时需要进行沉陷计算，并将坝基沉陷量限制在允许范围以内。评价时，首先要求查明坝基的地质条件，进行坝基岩土体的工程地质分类，选择代表性地点进行原位岩体变形试验或取原状样进行土的室内压缩试验。然后，结合岩土体结构特点，分别给出各类岩土体变形特性综合指标。对大的断层破碎带，也应作为单独的岩体类型，直接测定其变形模量。

坝基变形

deformation of dam foundation

坝基岩土体在坝体自重和各种荷载组合作用下产生的垂直和水平变位及角变位。其中垂直变位即沉陷最常发生，主要是由于岩土体中的孔隙或裂隙被压缩所致。除软弱或具有碎裂结构的岩体外，坝基岩体的沉陷量一般很小，而且都在其弹性限度以内，所以影响不大。但由于建在岩基上的混凝土坝大多数具有较大的刚性，对不均匀沉陷非常敏感。特别是拱坝，坝基或坝肩范围内岩体变形的局部差异，都可能改变坝体应力条件，而最终导致坝的整体破坏。

原理介绍

在大坝上下游水位差作用下，库水通过坝基岩土中的孔隙、裂隙或溶洞等通道向下游渗漏的现象。沿大坝两侧岸坡岩土中的渗漏称为绕坝渗漏。当坝基渗漏或绕坝渗漏的水量很大时,不仅会造成库水的流失,而且对坝基产生渗透压力,或对岩土中的微细颗粒产生冲刷,或对岩土中的可溶部分产生化学溶解等不良作用。为此，修建大坝时要对坝基渗流进行控制，将其不利影响减少到规定的安全范围内。

根据岩土透水性质的不同，坝基渗漏可分为三种主要类型。①孔隙性渗漏:通过砂砾石孔隙产生的渗漏,一般呈均匀流，渗漏量的大小主要取决于土的粒度成分及其渗透系数。②裂隙性渗漏：通过岩石中节理裂隙产生的渗漏。当裂隙很多且互相切割时,渗流近似均匀流;当裂隙发育不均一或不规则时，渗流常呈脉状流。③管道式渗漏：通过石灰岩、白云岩等可溶岩中的溶洞产生的渗漏，渗漏量的大小取决于溶洞的大小和多少。这三种类型在坝基中可以在不同部位同时存在，也可以单独出现，主要取决于坝基的岩土分布和地质结构条件。

控制坝基渗漏的方法很多。为减少坝基渗漏量，可以采用上游水平铺盖、垂直混凝土防渗墙、帷幕灌浆及堵塞溶洞等措施；为减小扬压力或渗流梯度，通常采用排水孔、排水廊道、减压井等工程措施。根据坝基地质条件和渗漏量情况选取上述方法中的一种或几种，上堵下排，就会获得良好的防渗效果。2100433B

渗流压力观测断面

（1）主要对土石坝进行渗流压力观测。其中坝基渗流压力包括：坝基天然岩土层，人工防渗设施和排水系统等关键部位渗流压力的分布情况。

观测横断面的位置应根据工程重要性、土石坝的规模、防渗和排水措施、施工方法和质量、坝基工程地质构造、地层结构和水文地质条件及设计和试验结果等综合考虑而定。

（2）观测横断面一般布置在能控制主要渗流情况和预计可能发生问题的部位，其中包括：河床最高坝高断面及合龙断面、可能产生裂缝及地形变化显著的断面、坝基土层变化的分界断面、施工质量差或存在疑问的断面、基岩破碎或有断层通过的断面。

（3）观测横断面的数量，对于大型和重要的中型水库，宜不少于3个；当坝体较长时，可不多于5个。各观测横断面宜顺流线方向布置，并尽量与坝体渗流压力观测面相结合。

渗流压力观测点

一、均质透水坝基

（1）用水平铺盖防渗的坝。对铺盖的防渗效果及坝基内部管涌和外部流土是检测的重点。对于有铺盖的均质坝、斜墙坝或心墙坝均应在铺盖的末端底部和渗流出口内侧设置测点，其余部分可适当补充测点。测点埋入坝基的深度为1~2m。

（2）用垂直截水墙防渗的坝。有截渗墙（槽）的心墙坝、斜墙坝，应在墙（槽）的上下游侧各布设1个测点。对于粘土截水墙防渗的坝，可在截水墙内的上部和底部各增设1个测点。

当墙（槽）位置偏向上游坝踵时，可仅在下游布设测点。有刚性防渗墙与塑性心（斜）墙相接时，结合部的粘土层易出现拉应力而产生裂缝，需在结合部适当增设测点，如图1。

二、层状透水坝基

（1）上层为强透水层。即上层为砂层或砂砾石层，下层为弱透水的粘土层，可作为上述单层坝基对待。将弱透水层作为相对不透水层，而仅在上层布设测点，测点位置在横断面中下游段和渗流出口附近。

（2）下层为强透水层。可将测点布设在下层，位置也在横断面中下游段及渗流出水口附近。当有减压井（）或减压沟）等排水时，可在其上下游侧和井间适当布置测点，如图2所示。

三、岩石坝基

当有贯穿上下游的断层、破碎带或其他易溶、软弱带时，沿其走向在与坝体的接触面、截渗墙（槽）的上下游侧或深层所需监测的部位布置测点 。