《水利工程管理》PPT课件.ppt

水利工程管理,土石坝的裂缝及处理 一、土石坝裂缝类型及成因 土坝裂缝的成因主要是由于坝基承载力不均匀，坝体材料不一致，施工质量差，设计不甚合理所致。 土坝裂缝是土坝常见的一种破坏形式。裂缝的形状和分布各不相同，按其分布、走向和成因分为以下几类：,按裂缝部位 按裂缝走向 按裂缝成因,表面裂缝：暴露在坝体表面，缝口较宽，随深度变窄逐渐消失,内部裂缝：坝体内部，水平裂缝呈透镜状，垂直裂缝下宽上窄,横向裂缝：走向与坝轴线垂直或斜交，一般出现在坝顶,纵向裂缝：走向与坝轴线平行或接近平行，出现在坝顶及坝坡上部,水平裂缝：平行或接近水平面，常发生在坝体内部,龟纹裂缝：呈龟纹状，无固定方向，与土坝表面垂直,沉陷裂缝：由于不均匀沉陷引起,滑坡裂缝：由滑坡体位移引起,干缩裂缝：坝体中水分大量蒸发，土体干缩产生,冰冻裂缝：坝体土料受冰冻影响而产生,振动裂缝：在坝体经受强烈振动或烈度较大的地震后产生,二、土坝裂缝的检查 1.龟纹裂缝：产生原因是土坝填土由湿变干时的体积收缩。在严寒地区，填土受冰冻也会产生。 2.横向裂缝：相邻的坝段或坝基产生较大的不均匀沉陷时而产生。危害性很大，一般进行开挖回填处理。 3.纵向裂缝 纵向沉陷裂缝：由坝体或坝基的不均匀沉陷产生，接近于直线，铅垂地向内部延伸，缝宽和错距的发展是逐渐减慢的。,可采用开挖回填或灌浆法进行处理。 纵向滑坡裂缝：呈弧形，向内部延伸时弯向上游或下游，缝的发展过程逐渐加快，到后期，在相应坡面或坝基上有带状或椭圆状隆起的土体。 采用上部减轻，下部加重的方法进行处理。 4.内部裂缝： 浸润线是否抬高；单宽渗流量是否变大；渗水是否清澈 5.土坝裂缝的检查 观察异常情况,同一高程上某观测点沉降值小（内部裂缝） 某坝段浸润线明显抬高；刚性防浪墙拉裂，坝身有明显塌坑（横向裂缝） 渗水清浑交替（贯穿裂缝或管涌通道） 短距离内沉降差较大以及土压力及孔隙水压力不正常的位置。 土坝隐患探测法,无损探测：电法探测,有损探测,人工破损探测,同位素探测,三、土坝裂缝的预防措施 1.龟纹裂缝的预防措施 在竣工后的坝面上及时铺设砂性土保护层 2.沉陷裂缝的预防措施 （1）减少坝体和坝基的沉陷和不均匀沉陷 （2）提高坝体填土适应变形的能力 （3）必要的安全措施（横向裂缝和内部裂缝）,四、土坝裂缝的处理 非滑坡性裂缝处理方法主要有开挖回填、灌浆和两者结合等方法。 对于均质坝表面干裂且缝深小于0.5m的裂缝，只用泥浆封口，浸水后可自行闭合。对缝宽大于1m，缝深超过2m的纵向裂缝需开挖回填处理。 （一）开挖回填法 是处理裂缝比较彻底的方法 梯形楔入法、梯形加盖法、梯形十字法,（二）灌浆法（重力灌浆、压力灌浆） （1）灌浆孔的布置 “先稀后密”的孔序布置 （2）灌浆浆液 “先稀后稠”的浆液浓度，“粘粉结合”的浆料选择。浆液要有良好的流动性、析水性和收缩性。灌浆浆液一般有纯泥浆和水泥粘土浆。 （3）灌浆压力 是保证灌浆效果的关键。一般采用重力灌浆或低压灌浆。,裂缝工程实例三峡大坝 发生裂缝的原因是多样的，由于工程巨大，气候条件，工程结构的特殊性等都会引起裂缝。绝大部分是因为一些客观环境，如温度变化。 混凝土浇筑后会发热，温度变化对坝体应力和体积变化都有影响，以及周围气温、太阳辐射等都会引起坝体内外温差，产生温度裂缝。,凿开表层正待处理的不规则裂缝,不规则裂缝处理现场,处理措施: 对裂缝采取了五道防线：(1)采用关键材料灌浆，把缝口灌好。(2)在缝口线嵌，用有效的防水材料。(3)再贴上一层固定橡胶把它贴住。(4)再喷上一层特种的水泥沙浆。(5)最后再喷上一层纤维混凝土材料。,土坝的滑坡及处理,土坝坝体局部（有时带着部分地基）失去稳定，发生滑动，上部坍塌，下部隆起外移，这种现象称为滑坡。 滑坡通常有下述特征：（1）裂缝两端向坝坡下部弯曲，缝呈弧形（2）裂缝两端产生相对错动（3）缝宽与错距的发展逐渐加快，而一般的沉陷裂缝的发展是随着时间的推移逐渐减缓，两者有明显的不同（4）滑坡裂缝的上部往往有塌陷，下部有隆起等现象。,一、滑坡类型 1.剪切性滑坡：多发生在坝基和坝体除高塑性以外的粘土中。主要原因是坝坡坡度太陡，填土压密程度较差，渗透水压力较大造成的。,滑坡体,2.塑流性滑坡：主要发生在含水量较大的高塑性粘土填筑的坝体。 高塑性粘土在一定的荷载作用下会产生蠕动或塑性流动，使坝体出现连续位移和变形。,滑坡体,3.液化性滑坡：多发生在坝体和坝基土层为均匀的中细砂或粉砂的情况下。 坝体向坝趾方向急剧流泻，其过程类似流体向地势低的地方流散。,滑坡后坝体,二、滑坡原因 1.勘测设计方面 坝基及两岸基础，设计中选择的计算指标偏高 2.施工方面 土料、碾压不合格，施工不严格，在特殊时期及特殊部位没有进行必要的处理 3.管理运用方面 库水位降落太快，排水减压设施堵塞而没有及时清理，反滤体堵塞,4.其他方面 强烈地震、爆破、特大暴雨和风浪等特殊情况 三、滑坡的检查观测 1.在关键时期加强检查 高水位时期，水位骤降时期，发生持续的特大暴雨和风浪时期，回春解冻之后，发生强烈地震后 2.对关键指标进行观测 裂缝，位移，浸润线，渗漏量，孔隙水压力,四、滑坡的处理 1.滑坡的防止 2.处理原则 “上部减载”与“下部压重”，目的是减小滑动力，增加抗滑力。 3.临时抢护 滑坡仍处于进行阶段时应采取临时抢护措施 （1）迎水坡由于库水位骤降引起滑坡 （2）背水坡由于水库蓄水渗漏引起滑坡,4.滑坡稳定后的处理 开挖回填放缓坝坡压重固脚加强防渗设施加强排水设施 5.处理时应注意的问题 根据不同原因采取相应措施；对迎水坡的抢护要摸清滑坡位置；对滑坡性裂缝不应采取灌浆法处理；滑坡体的开挖与回填应符合“上部减载”与“下部压重”的原则；不宜用打桩固脚的方法处理滑坡。,工程实例广东省大秦水库,1.概况 水库位于广东省清远县太平镇，建于1974年，总库容1053万立方米，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、发电及养殖等综合利用工程。主坝为均质土坝，最大坝高37.7m，坝顶长450m，坝顶宽5m，坝顶高程72.7m，正常蓄水位65m，水库按百年一遇洪水设计，千年一遇洪水校核。 1982年5月12日特大暴雨后，水库淤积达到143.1万立方米，使输水涵管进口埋进淤泥,下1m，年年需要清淤。1992年10月决定废除该涵管，改在其右侧约70m处顶进一条直径1.4m的输水钢管，将进水口高程抬高6m。 水库从10月20日开始放空，进行顶管，当水库水位在58.8m高程，水位降速由0.45m/d逐渐增到0.8m/d，从28日起为1.2m/d，30日凌晨约4：005：00时，在旧涵左侧约20m处迎水坡坡脚发生局部滑坡，当时水位为50.5m。同时在坝轴线转弯处左侧主河槽坝段距坝顶15m的背水坡出现三条沿,坝轴线方向的纵向裂缝。11月14日又有垂直坝轴线的横向裂缝出现在背水坡。,2.滑坡和裂缝的危害 第一次滑坡在58m高程之下，相隔约1h，在62.6m高程发生第二次滑坡，两次滑坡后的范围长47m，宽45m，高差15.6m，最大深度7.8m，滑坡面呈圆弧形，滑坡体积约5500立方米。,30日观测主河槽坝体背水坡最大纵向裂缝长61m，缝宽1020mm。31日最大纵向裂缝长100m，缝宽约2040mm。11月2日最大裂缝左端切断坝肩排水沟，并穿过坝顶进入迎水坡数米，略呈弧形，长约200m，最大错位及缝宽分别为51mm和65mm。 滑坡及裂缝给工程带来很大隐患。（1）纵向裂缝贯通整个主河槽坝段，两断开始向上游发展，暴雨后大量地表水浸入裂缝，在新的渗透压力作用下，裂缝可能进一步发展形成滑坡裂缝。（2）滑坡部位遇到降雨可能会继续发生新的塌坡。,3.位移监测 为了分析诱发滑坡的原因，随时掌握裂缝的发展和坝体的变化情况，以便采取有效的处理。（1）在主河槽段坝顶和迎水坡坡脚各设一排6个观测点监测坝体的水平位移。（2）在主河槽段的坝顶设一排5个观测点；迎水坡及背水坡不同高程各设4排，每排5个观测点监测坝体垂直位移。（3）沿最大纵向裂缝布置10个观测点观测裂缝的发展变化情况。,滑坡产生的原因 主要因素是库水位下降过程中排水不畅，坝体出现较大的孔隙水压力而引起失稳，属于浅层滑坡，还与坝和原山岗之间土层结合不好有关。 地形因素 滑坡体所处的地形是一座低于58m高程原山岗斜坡，自然坡度约15度。因此形成一个原山岗土和筑坝填土的结合面，从滑坡体的边界推测，滑坡面与结合面相切，因此坝体有沿,结合面下滑的可能。 排水不畅 由于水库水