理论教育 坝基渗透稳定性与冲刷分析与优化

坝基渗透稳定性与冲刷分析与优化

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:③喀斯特管道坝区有可溶性岩体存在时,由于强烈喀斯特发育,在岩体中产生溶洞、暗河及溶隙等相互连通而构成喀斯特管道,所以可能造成严重的坝区渗漏。坝基的渗透稳定性分析渗透水流作用于岩土上的力,称渗透压力或动水压力。④接触冲刷渗透水流方向与土层平行,细粒土与粗粒土接触面上的土粒受粗粒土中流速较大的水流所冲刷并被它带走。

坝基渗透稳定性与冲刷分析与优化

(1)坝区渗漏条件的分析

1)渗漏通道

渗漏通道一般指具有较强透水性的岩土体,可分透水岩层、透水带和透水喀斯特管道。

①透水层 它的主要透水层为第四纪的沙层、卵砾石层、胶结不良的沙岩、砾岩层等。

②透水带 它是断层破碎带和裂隙密集带,也是基岩中主要渗漏通道。

③喀斯特管道 坝区有可溶性岩体存在时,由于强烈喀斯特发育,在岩体中产生溶洞、暗河及溶隙等相互连通而构成喀斯特管道,所以可能造成严重的坝区渗漏。

2)渗漏通道的连通性

第四纪松散沉积地层渗漏通道的连通性主要取决于地层结构特征,与地貌发育情况密切相关。基岩透水层、透水带基喀斯特管道的连通性则受岩性、地质构造、地形地貌、覆盖层特征等因素控制,情况比较复杂。

(2)坝基的渗透稳定性分析

渗透水流作用于岩土上的力,称渗透压力或动水压力。

1)潜蚀

渗透压力达到一定值时,土中的某些颗粒就会被渗透水流携带和搬运,这种地下水的侵蚀作用称为潜蚀。潜蚀使得岩土中一些颗粒甚至整体就会发生移动而被渗流携走,从而引起岩土的结构变松,强度降降低,甚至整体发生破坏,这种工程动力地质作用或现象称为渗透变形或渗透破坏。

2)渗透变形的类型

①管涌 土体中一部分小颗粒被渗透水流携出,较普遍发生在不均质沙层中。

②流土 土体表层某一部分土粒在垂直土层的渗透水流作用下全部浮动和流走,常发生在大坝下游坡脚有渗透水流逸出的土层中。(www.daowen.com)

③接触流土 渗透水流近于垂直土层运动,当由颗粒粗细相差悬殊的细粒土进入粗粒土中时,细粒土被水流带入粗粒土中。

④接触冲刷 渗透水流方向与土层平行,细粒土与粗粒土接触面上的土粒受粗粒土中流速较大的水流所冲刷并被它带走。

(3)坝下游河床冲刷作用

1)冲刷坑

从坝、闸或溢洪道溢流宣泄下来的水流具有很大的能量,对下游河床常发生严重的冲刷作用,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。

2)冲刷坑与大坝的安全

一般采用挑射距离L与冲刷坑的位置d的比值来估计,即

①岩层倾角较陡的基岩:L/d>2.5,安全;

②岩层倾角较缓的岩层:L/d>5.0,安全。

(4)河床岩石冲刷破坏机理

由于挑射水流在岩石裂缝间产生脉动压力,使裂缝张开,岩块松动,直到岩块被水冲走。

①地质方面 它与岩块的大小、重度、几何形状、相互位置以及岩块间充填物的性质有关,岩块的磨损和破坏又取决于岩石的性质和强度。

水力方面 它包括挑流形式、单宽流量、入水流速和水垫厚度等。

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