坝基渗透稳定性分析课件.ppt

1、 坝基渗漏问题坝基渗漏问题 渗透变形破坏型式渗透变形破坏型式 渗透变形破坏的形成条件渗透变形破坏的形成条件 渗透变形的可能性判定渗透变形的可能性判定 渗透变形破坏的防治措施渗透变形破坏的防治措施理解：渗透变形的概念理解：渗透变形的概念掌握：渗透变形的产生条件、评价方法掌握：渗透变形的产生条件、评价方法了解：防止渗透变形的措施了解：防止渗透变形的措施 坝基渗漏问题坝基渗漏问题1.坝基渗漏的概念和渗漏后果坝基渗漏的概念和渗漏后果 水库蓄水后由于坝上下游有一定的水位差水库蓄水后由于坝上下游有一定的水位差,使库使库水在一定的水头压力下通过水在一定的水头压力下通过坝区坝区透水岩体向下游渗透水岩体向下游渗

2、漏，依其产生部位的不同分为坝基（坝基以下岩土漏，依其产生部位的不同分为坝基（坝基以下岩土体中的渗漏通道）和绕坝渗漏（库水绕过坝体两端体中的渗漏通道）和绕坝渗漏（库水绕过坝体两端接头以外的坝肩岩土体中的渗漏通道）。接头以外的坝肩岩土体中的渗漏通道）。-坝基渗漏；坝基渗漏；-绕坝渗漏绕坝渗漏2.2.渗漏发生的地质条件渗漏发生的地质条件具备渗漏通道：透水层，透水带和岩溶管道具备渗漏通道：透水层，透水带和岩溶管道渗漏通道的连通性要良好：松散层取决于地层渗漏通道的连通性要良好：松散层取决于地层结构特征。结构特征。基岩中则受岩性，基岩中则受岩性，地质构造地质构造，地形地貌等因素，地形地貌等因素控制，情况比

3、较复杂。控制，情况比较复杂。透水层在向斜情况下连通性好，坝基透水层与透水层在向斜情况下连通性好，坝基透水层与透水带组合而连通。透水带组合而连通。3.3.坝基渗漏量计算坝基渗漏量计算方法：水力学，方法：水力学，流体力学和实验室流体力学和实验室方法等。方法等。一.渗透变形破坏方式渗透破坏的型式渗透破坏的型式渗透变形破坏的形成条件1.1.水动力条件水动力条件设单元土体设单元土体3 3的底面积的底面积dwdw，沿渗径的长为，沿渗径的长为dLdL，单元体下界面与其上单元体下界面与其上界面的水头差为界面的水头差为dhdh，则此单元体则此单元体右图为坝下游渗透水流右图为坝下游渗透水流的一条流线，其渗流方的一

4、条流线，其渗流方向为向为1 1处向下，处向下，2 2处水平，处水平，3 3处向上。渗流力与水流处向上。渗流力与水流方向一致，在水流作用方向一致，在水流作用用易于松动并易于成为用易于松动并易于成为悬浮状态的，只有位于悬浮状态的，只有位于3 3处的土体。处的土体。承受水压力承受水压力 dpdp=w w.dh.dw.dh.dw单元土体水下重量单元土体水下重量 dqdq=f f.dL.dw.dL.dw如如dpdp=dqdq，则单元土体呈悬浮状态。，则单元土体呈悬浮状态。dh/dh/dLdL为渗透水流经过这一单元土体的水力坡降，称为为渗透水流经过这一单元土体的水力坡降，称为临界水力坡降（梯度），此时土体

5、与水流处于极限平衡临界水力坡降（梯度），此时土体与水流处于极限平衡状态。状态。土粒为疏松结土粒为疏松结构的等粒球体构的等粒球体土粒为紧密结土粒为紧密结构的等粒球体构的等粒球体土中孔隙直径与土排列紧密程度的关系土中孔隙直径与土排列紧密程度的关系D,d,d0分别为粗粒径分别为粗粒径,细粒径和孔隙直径细粒径和孔隙直径 要发生管涌，土内孔隙必须足够大。大颗粒很大，较多要发生管涌，土内孔隙必须足够大。大颗粒很大，较多量的粗大颗粒结构骨架形成直径较大孔隙，细颗粒小，细颗量的粗大颗粒结构骨架形成直径较大孔隙，细颗粒小，细颗粒粒径须小于孔隙粒径，才能使细颗粒从孔隙中顺利通过。粒粒径须小于孔隙粒径，才能使细颗粒

6、从孔隙中顺利通过。有利于管涌的最优比值为有利于管涌的最优比值为d0/d=8,即即D/d=20 允许水力梯度与不均匀系数允许水力梯度与不均匀系数的关系：的关系：J允许允许=JKP/m m=2-3（1）10 J允许允许=0.3-0.4 (2)10 20 J允许允许=0.2 (3)20 J允许允许=0.1渗透变形类型与不均匀系数渗透变形类型与不均匀系数关系关系:3.3.渗流出口条件渗流出口条件渗流逸出口直接临空，且此处的水力梯度高于整渗流逸出口直接临空，且此处的水力梯度高于整个渗径上的平均梯度，水流方向也有利于土的松个渗径上的平均梯度，水流方向也有利于土的松动和悬浮。动和悬浮。渗透变形可能性的判定(

7、I，II，III累积曲线累积曲线)单、单、双双峰峰是是分分布布曲曲线线粘粒含量增多，土的内聚力增强，土的粘粒含量增多，土的内聚力增强，土的抗管涌能力增加。无粘性土在渗流作用抗管涌能力增加。无粘性土在渗流作用下一般易发生管涌，有一定内聚力的土下一般易发生管涌，有一定内聚力的土易发生流土。易发生流土。二二.确定坝基各点的实际水力梯度确定坝基各点的实际水力梯度 方法方法:理论计算法理论计算法,绘流网法绘流网法,水电比拟法等。绘水电比拟法等。绘流网法较简单而可靠，初步判定用公式法。流网法较简单而可靠，初步判定用公式法。坝基为双层结构且岩层厚度稳定、渗透性均一坝基为双层结构且岩层厚度稳定、渗透性均一时，

8、坝下游上升渗流段的平均水力梯度为：时，坝下游上升渗流段的平均水力梯度为：如地质条件与上相似，只是上层在坝上游缺失，则公式为：如地质条件与上相似，只是上层在坝上游缺失，则公式为：三三.确定临界水力梯度和允许水力梯度确定临界水力梯度和允许水力梯度 临界水力梯度的确定有计算法、试验法和经验数值法。临界水力梯度的确定有计算法、试验法和经验数值法。允许水力梯度的经验数据为：允许水力梯度的经验数据为：10 J允许允许=0.3-0.4 10 20 J允许允许=0.2 20 J允许允许=0.1四.渗透稳定性评价如如 I实际实际I允许允许 渗透变形发生渗透变形发生如如 I实际实际I允许允许 渗透稳定渗透稳定渗透

9、变形破坏的防治措施典型反滤层结构图典型反滤层结构图b排水孔反滤层结构排水孔反滤层结构a各分层间粒径关系各分层间粒径关系本章复习思考题本章复习思考题1.1.解释名词：渗透变形解释名词：渗透变形,管涌管涌,流土流土,临界水力坡降临界水力坡降,反反滤层等。滤层等。2.2.简述坝基渗漏需具备什么条件简述坝基渗漏需具备什么条件?3.3.坝基渗透变形的主要类型有哪几种坝基渗透变形的主要类型有哪几种?如何进行渗透如何进行渗透稳定性评价稳定性评价,分哪几个步骤分哪几个步骤?4.4.某坝基为细砂层某坝基为细砂层,K=3.6m/d,K=3.6m/d,隔水层埋深隔水层埋深81m,81m,坝长坝长150m,150m,底宽底宽36m,36m,上下游水头差上下游水头差5m,5m,该坝基渗漏量为多少该坝基渗漏量为多少?5.5.某坝基为两层结构地基某坝基为两层结构地基,上层为上层为3m3m厚的细泥质厚的细泥质砂砂,k k1 1=2.7m/d,=2.7m/d,下层为下层为12m12m厚的细砂厚的细砂,k,k2 2=27m/d,=27m/d,再下为粘土再下为粘土层层,坝底宽为坝底宽为50m,50m,水头差水头差10m,10m,试计算其单宽渗漏量及试计算其单宽渗漏量及坝下游逸出水力坡降。坝下游逸出水力坡降。