基本介紹
- 中文名：壩基
- 外文名：Base of a dam
- 釋義：堤壩的根基。
- 領域：水利建設
原理構造,建設要求,強度因素,
原理構造
壩基岩土體在壩體自重和各種荷載組合作用下產生的垂直和水平變位及角變位。其中垂直變位即沉陷最常發生，主要是由於岩土體中的孔隙或裂隙被壓縮所致。除軟弱或具有碎裂結構的岩體外，壩基岩體的沉陷量一般很小，而且都在其彈性限度以內，所以影響不大。但由於建在岩基上的混凝土壩大多數具有較大的剛性，對不均勻沉陷非常敏感。特別是拱壩，壩基或壩肩範圍內岩體變形的局部差異，都可能改變壩體應力條件，而最終導致壩的整體破壞。 壩基岩體的不均勻沉陷往往由於岩體中存在下列不利地質因素引起：①由於岩相變化、岩漿岩侵入或斷層錯動引起的岩性突變或岩體本身的不均勻性；②岩體的不均勻風化，如局部的深風化槽、風化囊和風化夾層的存在；③卸荷裂隙發育的不均一性；④存在斷層或剪下破碎帶；⑤層理、節理或劈理髮育帶或產狀的局部變化；⑥岩溶洞穴的存在；⑦存在可能發生機械或化學管涌的岩層或夾層等。
反映岩土體變形特性的物理參數是變形模量和泊桑比。一般新鮮、完整的堅硬岩石構成的岩體的變形模量在10000MPa以上，而軟弱岩體則大多在2000MPa以下,第四紀沉積物組成的地基的變形模量一般自數十到數兆帕之間變化。因此，對後兩類地基，特別是軟粘土地基的沉陷變形問題不容忽視。設計時需要進行沉陷計算，並將壩基沉陷量限制在允許範圍以內。評價時，首先要求查明壩基的地質條件，進行壩基岩土體的工程地質分類，選擇代表性地點進行原位岩體變形試驗或取原狀樣進行土的室內壓縮試驗。然後，結合岩土體結構特點，分別給出各類岩土體變形特性綜合指標。對大的斷層破碎帶，也應作為單獨的岩體類型，直接測定其變形模量。
建設要求
①有足夠的強度和剛度，能承受壩體傳來的 力，不產生不允許的變形和裂陳。
②有足夠的整體性和 均勻性，滿足壩基抗滑穩定要求。
③有足夠的抗滲性， 滿足滲流穩定性要求。
④有足夠的抗震穩定性，在地震 等動力作用下壩基岩土不產生滑動、沉陷、液化等現 象。
⑤有足夠的耐久性，壩基岩土性能在水的長期作用 下不惡化。 當壩基不能滿足某些要求時，可對壩基岩土進行 處理，使其達到上述要求(見岩基處理和軟基處理)。 壩基可分為岩質、非岩質和非均質3種。另外在地 質條件複雜的壩址常遇複雜壩基。 岩質壩墓可分為堅岩壩基和軟岩壩基。一般 壩基岩石抗壓強度大於30MPa為堅岩壩基;小於30 MPa為軟岩壩基。堅岩和軟岩壩基又均可按岩性分為 不同類型。同類岩性的壩基還有風化程度、岩體結構 (塊狀、碎裂、層狀)、受地質構造破壞的程度的不 同。 非岩質壩基分為砂礫石壩基、砂質壩基和土質 壩基.級配良好的砂礫石壩基具有較高的承載能力，可 做高土石壩及壩高40餘m以下的混凝土壩的壩基。 砂質壩基抗管涌能力弱，承載能力和沉陷性能因顆粒 組成、級配、密實度等的不同有很大的變化.均勻的中 細砂層遇地震容易液化。土質壩基防滲性能好，內摩擦 係數小，沉陷過程長。
土質壩基
土質壩基種類繁多，性能相差很 大，因顆粒組成、生成條件等而異。主要有貓土壩基、 壤土壩基等。 非均質壩墓不挖除河床覆蓋層的岩質壩基、岩 性不均一的壩基、具有多種沉積物的非岩質壩基均屬 此類，其變形、強度、抗滲流等性能往往不均勻，需要 在壩和壩基的設計中妥善處理。 複雜壩墓指有重大地質問題，需要進行複雜處 理的壩基。
岩質複雜壩基
岩質複雜壩基有緩傾角軟弱夾層的壩 基、深覆蓋層壩基、有深槽的壩基、喀斯特發育的壩基、 有大的斷裂構造的壩基等。非岩質複雜壩基有:黃土壩 基、有細砂層或淤泥透鏡體的壩基等。 (l)有緩傾角軟弱夾層的壩基。壩基岩體中夾有曾 受地質構造破壞，相對軟弱的薄岩層，其力學強度低， 遇水易軟化或泥化，連續性強，傾角小於30。。這種軟 弱夾層對壩基德定最為不利。軟弱夾層埋藏於地下，其 分布和性狀很不易查清，需根據勘探資料和地質背景、 生成條件等加以綜合分析判定。
強度因素
影響軟弱夾層抗剪強度的因素
主要有夾層界面中的軟弱物質、界面的狀態 (糙度、起伏度)等。根據所夾物質性狀，軟弱夾層可 分為貓泥型、泥含粉粒碎屑型、碎屑夾泥型、碎屑型等 類型，一般含泥多的界面光滑，起伏度小的軟弱夾層抗 剪強度最低。 (2)深筱蓋層壩基。有的壩基極蓋層深度超過百 米，著名的有巴基斯坦塔貝拉(Tarbela)壩基、加章 大馬尼克一3(Manic一3)壩基。這種壩基只能修建土石 壩和低的混凝土壩，需採取複雜的防滲措施。 (3)有深槽的壩基。壩基岩體中有窄而深的槽，充 填軟弱物質.需要清除或處理，例如中國姻街子水電站 玄武岩壩基中有深達70餘m的深槽。 (4)喀斯特發育的壩基。喀斯特主要發育在灰岩 中，查清其分布規律一般需進行大量勘探工作。防滲處 理不好，可能大量漏水。中國烏江渡重力拱壩，壩高 165m，兩岸喀斯特及暗河發育，壩肩附近洞穴回填混 凝土總體積達8萬多m”，左岸部分地段沿斷層發育的 溶洞深達河床以下200m，用高壓灌漿等措施進行大 量複雜的處理，得到成功。 (5)有大斷裂構造的壩基。例如河床和岸坡有順河 斷層、橫河及斜交斷層，甚至活動性斷層，對壩基的穩 定、變形、防滲等都有極大影響。 (6)黃土壩基。黃土屬大孔隙土，含大量水溶鹽， 遇水喪失強度，產生大量沉陷。黃土成因複雜、其濕陷 性有顯著差異，對這種壩基要仔細研究處理。 (7)有細砂層或淤泥透鏡體的壩基。細砂層有可能 液化，淤泥密度小，沉陷量大、都需仔細研究處理。
