基本介紹
- 中文名：岩體表面滑動破壞
- 外文名：surface sliding failure of rock-mass
- 發生原因：壩坡滑動力大於阻滑力
- 學科：工程地質學
- 破壞形式：接觸面的剪下破壞
簡介,發生原因,邊界條件分析,壩基岩體滑動,壩肩岩體滑動,阻滑因素,預防措施,清基,岩體加固,防滲排水措施,改變建築物結構,
簡介
表層滑動指壩體沿壩底與基岩的接觸面（通常為混凝土與岩石的接觸面）發生剪下破壞所造成的滑動，所以也稱為接觸滑動，主要發生在壩基岩體的強度遠大於壩體混凝土強度，且岩體完整、無控制滑移的軟弱結構面的條件下。滑動面大致是個平面。當壩基岩體堅硬完整不具有可能發生滑動的軟弱結構面，且岩體強度遠大於壩體混凝土強度時，才能出現這種情況。另外，地基岩面的處理或混凝土澆築質量不好也是形成這種滑動的因素之一。壩基抗滑穩定問題是大壩設計和建設過程中最重要的問題。壩基岩體滑動破壞形式根據滑動破壞面位置的不同，可分為表層滑動，淺層滑動和深層滑動三種類型。
由於表面滑動是沿混凝土基礎與基岩接觸面發生的剪下滑動，此時，混凝士基礎與基岩接觸面的摩擦係數值，是控制重力壩設計的主要指標。壩體必須具有足夠的重量，以便使接觸面上的摩擦阻力大於作用在壩體上的總水平推力。
這個接觸面的摩擦係數通常是才民據現場剪下試驗資料，考慮到壩區的工程地質、水文地質條件的特點，並參照國內外已建的類似工程的經驗數據確定的。當基岩面由不同岩石組成時，接觸面的摩擦係數的綜合指標值，一般按面積加權平均法或應力加權平均法來得。
圖1.表面滑動發生原因
疏鬆土層作為地基。特別是低水頭重力壩或閘的地基(軟基)，當其中局部剪應力超過了土的杭剪強度時，便引起土粒間互相錯動，發生剪下位移或塑性變形。疏鬆土地基的滑移，實質上是地基塑性變形區已進入最後階段，從而擴大成連續面而產生的滑動。這樣，地基便完全破壞而失去穩定性，建築物也因此而失事。為保證建築物的安全和正常使用，不允許地基土達到完全破壞的滑移階段。
攔蓄河水，抬高水位，庫水便以巨大水平推力作用於大壩；為維持穩定，壩體必須具備足夠重量，使壩底與地基接觸面或在地基中，產生足夠大的摩擦力，來均衡庫水的水平推力，不至於發生滑動。
含有弱面的斜坡通常從弱面底部開始發生破壞，並沿弱面逐漸擴展，最終發生滑動坡壞。弱面的深度對其破壞有一定的影響，在一定範圍內，隨著弱面深度的增加，斜坡的穩定性降低；但當弱面深度達到一定值後，弱面對斜坡穩定性的影響反而降低。
圖2.表面滑動邊界條件分析
壩基岩體滑動
壩基岩體的深層滑動，其形成條件是較複雜的，除去需要形成連續的滑動面以外，還必須有其他軟弱面在周圍切割，才能形成最危險的滑動岩體。同時在下游具有可以滑出的空間，才能形成滑動破壞。如圖所示，壩基下的岩體被三組結構面所切割，形成了不穩定的楔形岩體ABCDEF。在壩基傳來的推力作用下，此楔形體將沿ABCD面向下游滑動，並順兩側陡立的ADE面和BCF面，由HDCG面滑出。ABFE是被拉開的張裂面，ABCD面稱做滑動面，ADE, BCF和ABFE稱做切割面，HDLG稱做臨空面。它們是根據受力條件區分的，這三種特性條件的界面構成了滑移岩體的邊界條件。
圖3.邊界條件分析壩肩岩體滑動
拱壩的壩址常選在河谷狹窄、兩岸對稱、岸坡平順的地段，或選在河谷向下遊方向收斂、向上遊方向擴散的位置。作為壩肩岩體，應較寬厚、堅硬、新鮮，抗壓強度要高，變形性能要低。
拱壩肩座岩體滑移穩定性問題，是其主要的工程地質問題。拱壩肩座的滑移穩定條件與重力壩底盤滑移穩定條件相比，具有顯著不同的特殊性。主要是：肩座岸坡是一個天然陡傾角的滑移臨空面；軟弱結構面或軟弱夫層只要傾向河流方向，在較大的傾角範圍里都會造成可能移動的滑移面；岸坡岩體一般風化破碎，強度較低；岸坡處往往有卻荷裂隙或岸邊剪下裂隙，原有構造裂隙也易發展擴大，構成側向切割面；岸坡岩體由於臨空面的影響，岩體滑移往往具有三維特徵，且一般呈深層滑移的特點。
特別應注意，岸坡可構成橫向臨空面的地形條件，對肩座滑移穩定性具有重要意義，如拱壩肩座下游附近地形上的沖溝、突出而單薄的地形、河流急轉彎地段等。同時，也應注意隱伏於岸坡岩體內的溶洞、密集的張裂隙，以及與可能滑移方向近於垂直的破碎帶，它們都可能出現累計的壓縮變形，起到下游橫向臨空面的不利作用。
圖3.拱壩示意圖阻滑因素
（1）滑動面的阻滑因素：滑動面起伏差大、連續性差、夾泥層尖滅或被其他斷裂錯斷時，可提高抗滑阻力。
（2）側向切割面的阻滑作用：當與滑動方向呈小角度相交，而不是一個平行於最大剪應力的光滑直立面時。
（3）壩下游杭力體的阻滑作用。
預防措施
清基
將壩基表部的軟弱土層、風化破碎岩體或淺部軟弱夾層等清除掉，使壩基位於比較完整新鮮的岩體或較緻密堅實的土層之上。
岩體加固
（1）固結灌漿：通過鑽孔將膠結材料裝液壓入岩層中，將破碎岩體膠結、連成整體。這是加固破碎的節理裂隙的岩體的主要方法。
（2）錨固：當地基岩體中發育有軟弱的滑移控制面時，為了提高地基和建築物的杭滑穩定性，採用該方法。
（3）斷裂破碎帶的槽、井、洞挖回填處理：對傾角較大的斷裂破碎帶或埋藏較深的軟弱夾層，因無法徹底清除而採用該方法。
（4）樁基加固：用來加固軟土地基。樁基有兩種，一是支承樁，其下端在直接支承在硬土層上；另一種是摩擦樁，利用樁身的表面摩擦作用將建築物的重量傳到四周土層中去。
防滲排水措施
（1）帷幕灌漿：在大壩的靠近上游面地基中布置1排或幾排密布的鑽孔，在高壓下將水泥砂裝壓入基岩的裂隙或斷層破碎帶中，以形成一道橫過河床的不透水“牆”。對於岩石壩基，為提高減壓效果還常在帷幕後增設排水孔。
（2）防滲牆及防滲鋪蓋：在砂礫層河床上修建土石壩，如果基礎下的不透水層埋深不大，常用混凝土防滲牆切穿砂礫石層，使心牆、防滲牆與不透水層連線起來，以達到防滲的目的。當不透水層埋藏很深時，則常在土壩的上游設定粘土防滲鋪蓋，鋪蓋的厚度一般為水頭的1/6~1/10。
改變建築物結構
包括增大壩體、放緩邊坡、加深齒牆（切斷軟弱層）、延長上游防沖板或護坦以增大垂直荷載，以及預留沉陷縫，以消除不均勻沉陷的危害等。
