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1、42-1作业题：作业题： 1. 1.坝基坝基(b j)(b j)岩体滑动破坏的形式有哪些岩体滑动破坏的形式有哪些？ 2. 2.坝基坝基(b j)(b j)岩体发生深层滑动的边界条岩体发生深层滑动的边界条件有哪些？什么情况最易形成滑动面？件有哪些？什么情况最易形成滑动面？ 3. 3.坝基坝基(b j)(b j)岩体抗滑稳定不利的地质作岩体抗滑稳定不利的地质作用有哪些？用有哪些？ 4. 4.提高坝基提高坝基(b j)(b j)岩体稳定性的措施有哪岩体稳定性的措施有哪些？些？第五章第五章 （地）坝基（地）坝基(b j)岩体稳岩体稳定性的定性的工程地质分析工程地质分析第1页/共50页第一页，共51页。
2、42-2第五章（地）坝基(bj)岩体稳定性的工程地质分析概 述5.1坝基岩体的压缩变形与承载力5.2坝基（肩）岩体的抗滑稳定(wndng)分析5.3坝基岩体抗滑稳定(wndng)计算参数的选择5.4影响坝基岩体抗滑稳定(wndng)的因素5.5坝基处理思考思考(sko)与与作业作业第2页/共50页第二页，共51页。42-3小浪底水库大坝高154米，总填筑量5185万立方米，是我国迄今为止最大的土石坝。三峡大坝高185米，全长2309米是世界上规模最大的混凝土重力坝。第3页/共50页第三页，共51页。42-4二滩双曲拱坝(nb)电站(dinzhn)地点：四川攀枝花所在河流：雅砻江所在水系：长江水
3、系主要坝型：混凝土拱坝坝高：240米第4页/共50页第四页，共51页。42-5各种各种( zhn)坝失事百分坝失事百分率统计率统计原因重力坝拱坝支墩坝土石坝原因百分率(%)地质412101036水文1231521施工113510运行11147水库124310材料229316坝型百分率(%)10203040100第5页/共50页第五页，共51页。42-6概述概述(i (i sh)sh)水利水电工程建设实践表明，工程地质条件不仅影响到坝址、坝型水利水电工程建设实践表明，工程地质条件不仅影响到坝址、坝型的选择，而且关系到工程的投资、施工工期、工程效益和工程安全。在的选择，而且关系到工程的投资、施工工
4、期、工程效益和工程安全。在大坝发生毁坏的事故中，因地质问题而引起大坝发生毁坏的事故中，因地质问题而引起(ynq)(ynq)的最多，因此在大坝的最多，因此在大坝的设计和施工中，对坝基或坝肩的岩体进行工程地质条件的分析研究是的设计和施工中，对坝基或坝肩的岩体进行工程地质条件的分析研究是非常重要的。非常重要的。坝基在承受荷载作用下不会发生滑动失稳；坝基各部位的应力及变形值要在允许范围之内，避免产生过大的局部应力集中(jzhng)(jzhng)和严重的不均匀变形；坝基在渗流水的长期作用下，保持力学上和化学上的稳定，渗漏量和渗流压力都应控制在允许范围之内。主要解决问题：主要解决问题：第6页/共50页第六
5、页，共51页。42-7通常100m高的混凝土重力坝，传到坝基上的自重压力(yl)可达2MPa以上。导致坝基破坏的岩体失稳形式：W5.15.1坝基岩体的压缩(y su)(y su)变形与承载力压缩压缩(y su)变形变形滑动变形滑动变形坝基沉陷（重力坝）坝基沉陷（重力坝）坝基沉陷、拱端变形（拱坝）坝基沉陷、拱端变形（拱坝）第7页/共50页第七页，共51页。42-8某水库坝体因不均匀沉降而产生断裂某水库坝体因不均匀沉降而产生断裂（1）岩性软硬不一，变形模量值相差悬殊，引起较大的不均匀(jnyn)沉陷，导致坝体发生裂缝。（2）坝基及两岸岩体中有较大的断层破碎带、裂隙密集带、卸荷密集带等软弱结构面。（
6、3）岩体内存在有溶蚀洞穴或潜蚀掏空现象，产生塌陷而导致不均匀(jnyn)变形。一、坝基一、坝基(b j)岩体的压缩岩体的压缩变形变形第8页/共50页第八页，共51页。42-9软弱岩层和软弱结构面的产状和分布位置对岩体变形也有显著影响，如：软弱岩层分布在表层时，就容易发生较大的沉陷(chnxin)变形；分布在坝趾附近时，则容易导致坝身向下游歪斜倾覆；分布在坝踵附近时，则容易导致岩体的拉裂。第9页/共50页第九页，共51页。42-10容许承载力：在保证建筑物安全稳定的条件下，地基单位面积上能够(nnggu)(nnggu)承受的最大荷载。包括不允许因过大沉陷变形引起的破坏，也包括不允许剪切滑移导致的
7、破坏。二、坝基二、坝基(b j)岩体承岩体承载力载力如何确定地基承载力？三种方法: :1.1.现场荷载(hzi)(hzi)实验法。按岩体实际承受工程作用力的的大小和方向进行原位试验。获得岩体弹性模量、变形模量、泊松比指标。复杂、费用高。在大中型工程中采用。第10页/共50页第十页，共51页。42-11岩体级别岩体级别 f0（MPa）7.07.04.04.02.02.00.50.5基岩基岩(j yn)承载力基本值（承载力基本值（f0） 风化程度风化程度岩石类别岩石类别全风化全风化强风化强风化中等风化中等风化微风化微风化硬质岩石硬质岩石20050050010001000250025004000软质
8、岩石软质岩石200500500100010001500岩石岩石(ynsh)容许承载力表（容许承载力表（KPa）2. 经验类比法。根据已建成的工程经验数据、工程特征、地质条件(tiojin)进行比较选取。第11页/共50页第十一页，共51页。42-123. 以岩石单轴饱和抗压强度（Rb）乘以折减系数（）求承载力的方法是最广泛应用的简便方法。承载力 f = Rb折减系数选取(xunq)：微风化 0.20.33； 中等风化 0.170.25.岩石名称岩石名称节理不发育节理不发育(间距间距1.0m)节理较发育节理较发育(间距间距10.3m)节理发育节理发育(间距间距0.30.1m)节理极发育节理极发育
9、(间距间距30MPa)1/7Rb(1/71/10) Rb(1/101/16) Rb(1/161/20) Rb软弱夹层软弱夹层(Rb201.31.1 1.31.1 0.750.651.41.22.01.50.800.7020101.10.9 1.10.7 0.650.551.20.81.50.70.700.601050.90.7 0.70.3 0.550.40 0.80.550.70.30.600.45520.70.4 0.30.05 0.400.30 0.550.4 0.30.050.450.3520.2水利水电工程地质勘察水利水电工程地质勘察(knch)(knch)规范（规范（GB50487
10、-2008)GB50487-2008)中提供的适用中提供的适用于规划、可行研究设计阶段的参考数据表于规划、可行研究设计阶段的参考数据表第35页/共50页第三十五页，共51页。42-36 结构面抗剪断（抗剪）强度(qingd)参数经验取值表结构面类型结构面类型fc（MPa）f胶结结构面胶结结构面0.900.700.300.200.700.55无填充结构面无填充结构面0.700.550.200.100.550.45软弱软弱结构结构面面岩块岩屑型岩块岩屑型0.550.450.100.080.450.35岩屑夹泥型岩屑夹泥型0.450.350.080.050.350.28泥夹岩屑型泥夹岩屑型0.350
11、.250.050.020.280.22泥泥0.250.180.010.0050.220.18第36页/共50页第三十六页，共51页。42-37一、渗透一、渗透(shntu)水流对坝基岩体稳定性的影水流对坝基岩体稳定性的影响响 5.4影响坝基岩体抗滑稳定影响坝基岩体抗滑稳定(wndng)的因素的因素1.作用作用(zuyng)在坝基岩体上的在坝基岩体上的渗透压力渗透压力2.潜蚀（管涌）潜蚀（管涌）机械潜蚀机械潜蚀化学潜蚀化学潜蚀第37页/共50页第三十七页，共51页。42-38二、坝下游河床二、坝下游河床(hchung)冲刷问题冲刷问题1 1、冲刷坑从坝、闸或溢洪道溢流渲泄下来的水流具有很大的能量
12、，对下游河床常产生严重的冲刷作用(zuyng)(zuyng)，尤其是采用挑流消能形式时，将在坝（闸）下游的河床中形成冲刷坑，形成临空面。LHhd 挑流示意图挑流示意图第38页/共50页第三十八页，共51页。42-39二、坝下游二、坝下游(xiyu)河床冲刷问题河床冲刷问题 挑流示意图挑流示意图LHhd2 2、冲刷坑是否会危及、冲刷坑是否会危及(wij)(wij)大坝的安全大坝的安全？一般采用挑射距离（一般采用挑射距离（L L）与）与冲刷坑的位置（冲刷坑的位置（d d）的比值来）的比值来估计。估计。岩层岩层(yncng)(yncng)倾角较陡的基倾角较陡的基岩：岩： L/d2.5 L/d2.5，
13、安全；，安全；岩层岩层(yncng)(yncng)倾角较缓的岩倾角较缓的岩层层(yncng)(yncng)： L/d5.0 L/d5.0，安全。，安全。第39页/共50页第三十九页，共51页。42-405.5坝基坝基(b j)处理处理开挖(ki w)清基岩土体的加固(ji )防渗和排水改变建筑物结构形式基础经处理后应符合下列要求：具有足够的强度，以承受坝体的压力；具有足够的整体性和均匀性，以满足坝体抗滑稳定和减小不均匀沉陷；具有足够的抗渗性，以满足渗透稳定，控制渗流量，降低渗透压力；具有足够的耐久性，以防止岩体性质在水的长期作用下发生恶化。处理措施处理措施第40页/共50页第四十页，共51页。
14、42-41一、清基定义：将坝基表面的松散软弱定义：将坝基表面的松散软弱(runru)(runru)、风化破碎及浅部的软弱、风化破碎及浅部的软弱(runru)(runru)夹层等不良的岩层开挖清除掉，使坝体放在比较新鲜完整夹层等不良的岩层开挖清除掉，使坝体放在比较新鲜完整的岩体上。的岩体上。 我国现行(xi(xi nxnx ng)ng)重力坝设计规范要求：100m100m以上的高坝需建在新鲜、微风化或弱风化下部基岩上；10010050m50m的坝可建在微风化至弱风化中部基岩上；坝高小于50m50m时，可建在弱风化层中部或上部基岩上。第41页/共50页第四十一页，共51页。42-42二、坝基二、坝
15、基(b j)岩体加固岩体加固固结( ji)灌浆锚固岩土体的加固(ji )陡倾角软弱带的处理缓倾角软弱带的处理混凝土塞混凝土拱混凝土梁混凝土垫层抗渗（滑、沉）混凝土塞（键）齿墙大直径钢筋混凝土桩断层破碎带和软弱夹层的处理第42页/共50页第四十二页，共51页。固结灌浆的目的(md)(md)：提高基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。1.固结( ji)灌浆固结灌浆是通过在基岩中的钻孔，将适宜的具有胶结性的浆液（大多为水泥浆）压入到基岩的裂隙或孔隙中，使破碎的岩体胶结成整体以增加(zngji)(zngji)基岩的强度。第43页/共50页第四十三页，共51页。2. 2. 锚固当地基岩体中发育有控制岩体
16、滑移的软弱结构面时，为增强岩体的抗滑稳定性，可采取预应力锚杆进行加固处理。其方法是，先用钻孔穿过软弱结构面，深入坚硬完整的岩体，然后(rnhu)(rnhu)插入预应力钢筋或钢缆，再用水泥砂浆灌入孔内封闭。坚固岩层坚固岩层夹层夹层建筑物底板建筑物底板锚固段锚固段 锚固结构锚固结构(jigu)第44页/共50页第四十四页，共51页。第45页/共50页第四十五页，共51页。当坝基下有规模较大的软弱破碎带时，如断层破碎带、软弱夹层、泥化夹层、泥化层等。1、陡倾角软弱破碎带的处理混凝土土塞是将软弱夹层带挖除到一定深度(shnd)后回填混凝土，以提高地基的强度。开挖深度(shnd)可取宽度1.01.5倍软
17、弱夹层破碎带岩性疏松软弱，强度低且宽度较大时，可采用梁或拱的形式跨过。再配合灌浆、水平防渗等处理措施。（三）槽、井、洞挖回填(hutin)混凝土第46页/共50页第四十六页，共51页。2 2、缓倾斜软弱破碎带的处理埋藏浅时，全部挖掉，回填混凝土。部分挖除。每隔一定距离挖一个(y (y )平洞，洞的顶部和底部均嵌入坚固完整的岩层中，然后回填混凝土，形成混凝土键。夹层混凝土键大坝第47页/共50页第四十七页，共51页。42-48一一般般原原则则，在在大大坝坝迎迎水水面面或或其其上上游游部部位位设设置置防防渗渗措措施施(cush)(cush)，如如灌灌浆浆帷帷幕幕，尽尽量量降降低低坝坝基基的的渗渗透
18、透水水流流。而而在在迎迎水水面面下下游游的的坝坝基基部部分分则则设设置置排排水水措措施施(cush)(cush)，如排水井、孔等，以便降低渗透压力。如排水井、孔等，以便降低渗透压力。三、防渗和排水处理三、防渗和排水处理(chl)第48页/共50页第四十八页，共51页。1 1、帷幕灌浆在大坝上游地基中，布置1 12 2排钻孔(zun (zun kn)kn)，以一定压力将水泥压入基岩的裂缝或断层破碎带。形成不透水帷幕。帷幕的深度，到不透水层。不透水层很深，到隔水层3 35 5米。高坝可设两排钻孔(zun (zun kn)kn)，中低坝一排钻孔(zun kn)(zun kn)。孔距1.51.54.0
19、4.0米. .浆液扩浆液扩散散(kusn)范围范围灌浆灌浆(gungjing)廊道廊道 帷幕灌浆帷幕灌浆钻孔钻孔排水孔排水孔及廊道及廊道 防渗帷幕示意图防渗帷幕示意图三、防渗和排水处理三、防渗和排水处理2 2、排水措施在帷幕下游坝基中设排水孔，2 23 3排，并设排水管道、廊道或集中井，将水排出坝体以外。第49页/共50页第四十九页，共51页。42-50感谢您的欣赏(xnshng)第50页/共50页第五十页，共51页。内容(nirng)总结42-1。三峡大坝高185米，全长2309米是世界上规模最大的混凝土重力坝。坚硬和半坚硬岩石。岩石坝基工程地质，适用于初期设计阶段或中、小型水利工程中。坝基抗滑稳定问题是重力坝设计和重力坝工程地质勘查研究的主要课题。K抗滑稳定安全系数，取2.5。坝基岩体抗剪断（抗剪）强度参数及变形参数经验值表。岩层倾角较缓的岩层：。第42页/共50页。高坝可设两排钻孔(zun kn)，中低坝一排钻孔(zun kn)。第49页/共50页。感谢您的欣赏第五十一页，共51页。
