心墻堆石壩的水力劈裂分析

1、 基金項目 作者簡介 江蘇海安人 教授 心墻堆石壩的水力劈裂分析殷宗澤 土木工程學(xué)院 江蘇 南京摘要 本文詳細(xì)分析了它們 產(chǎn)生差異的原因 提出應(yīng)用有效應(yīng)力法計算心墻堆石壩初期有效應(yīng)力和水壓力 通過疊加得到總應(yīng)力 再與心墻前水壓力比較來判 這樣 通過控 制這些因素就可避免水力劈裂的發(fā)生 最后通過實例計算表明了該方法的合理性關(guān)鍵詞 土石壩 水力劈裂 防滲心墻 問題的提出水力 最著名 的是美國 壩失事事件 學(xué)者們在事后做了大量的研究 國 劃設(shè)計 圖 水力劈裂計算分析前者是計算心墻內(nèi)的總應(yīng)力 與墻前水 壓力相比來判別水力劈裂發(fā)生的可能 后者是計算心墻中的有效應(yīng)力 用有效應(yīng)力是否小于 來判別水 圖是筆者

2、 年對其中圖 圖中可見按總應(yīng)力法計算 而按有效應(yīng)力法計算出的有效中主應(yīng)力遠(yuǎn)大于 筆者 與合作者曾進(jìn)行過數(shù)十座高土石壩的計算分析 從未出現(xiàn)過有效應(yīng)力 哪怕是有效小主應(yīng)力小于 的情 步研究這兩種水力劈裂計算方法為什么會有如此大的差異 水力劈裂機理 因此需要從水力劈 它又有 個主應(yīng)力分量 小主應(yīng) 力不能用于比較 這是因為小主應(yīng)力作用面與防滲墻上游面大體平行 而防滲墻上游面正是水壓力作用 退一步說 因此 可以先排除 大主應(yīng)力和中主應(yīng)力小于水壓力 中主應(yīng)力方向與壩軸線方向大體接近 水壓力如果沿中主應(yīng)力 并使裂縫愈沖愈大 因此應(yīng)該 不應(yīng)該對分析水力劈裂帶來麻煩 這個被忽視的 也就是說 蓄水初期心墻內(nèi)部各點

3、的水壓 也并不等于墻上游面的水壓力 和的 因此蓄水初期心墻內(nèi) 總應(yīng)力法顯然用的是外水壓力 有效應(yīng)力是土體內(nèi)同一點的總應(yīng)力與水壓力因此先討論有效小主應(yīng)力都不可能小于 小于 實際上 不 會在心墻中出現(xiàn) 小于 蓄水初期 水荷載是從小主應(yīng) 力方向施加的因此有效小主應(yīng)力 小于 土體中某一面上有效應(yīng)力為 二是邊界面上的 水壓力突然增加 土體破壞形式 圖 由圖初期 心墻靠上游面土體中的水壓力 穩(wěn)定滲流期 心墻上游面水 圖內(nèi)水壓力都不會超過土體應(yīng)力 即不可能出現(xiàn) 小于 的情況 更不必提 小于在蓄水 初期 總應(yīng)力法用心墻內(nèi)靠近上游面位置處的土體總應(yīng)力與心墻前 水壓力相比較 這樣 水力劈裂的 水壓力的突變是 內(nèi)部 圖 比較了上游 由圖 產(chǎn)生水壓力突變 心墻水平面上的孔壓分布 如果土是完全 但對于非飽和土 孔隙中的空氣首先被壓 水力劈裂的合理分析方法 總應(yīng)力法用心墻內(nèi)的總應(yīng)力與上游水壓力相比來判別是否發(fā)生水力劈裂 是符合機 對應(yīng)的泊 和 而實際上 蓄水初期孔壓沒有消散 側(cè)向總應(yīng)力是較大的 法計算水力劈裂 用這種試驗所得參數(shù)計算的泊松 總應(yīng)力法計算也不 方法 取心墻靠近上游面處各單元 由于是有效應(yīng)力法 本構(gòu)模型參數(shù)要用排用所提出的有效應(yīng)力法對糯扎渡土石壩作相應(yīng)計算考慮心墻料的滲透性及墻前水位上升速度等結(jié)果示于圖比較圖 這 改進(jìn)方法的計算結(jié)果 結(jié)論 設(shè)計中應(yīng)控制這些因 參 考文獻(xiàn) 黃文熙 沈