揚壓力

揚壓力，建築學術語，指建築物及其地基內的滲水，對某一水平計算截面的浮托力與滲透壓力之和。

擋水建築物的揚壓力是在上下游淨水頭作用下形成的滲流場產生的，是靜水壓力派生出來的荷載。詳見條文說明8.1。

基本介紹

• 中文名：揚壓力
• 外文名：uplift pressure
• 性質：建築學術語
• 包括：上浮力以及滲流壓力

危害

揚壓力是一個鉛直向上的力，它減小了重力壩作用在地基上的有效壓力，從而降低了壩底的抗滑力。同時，壩體內也產生揚壓力，從而影響了壩體內的應力分布。　減小揚壓力的措施：為了減小壩底揚壓力，提高壩的穩定性，通常採用壩基防滲帷幕以減少滲透途徑，消耗壩底的滲透水頭，並在防滲帷幕後設排水孔幕，以釋放剩餘水頭。為了減小壩體內的揚壓力，通常將壩體上游壩面3～5m範圍內的材料的防滲性能提高，以形成防滲層，在防滲層後面再設定排水管。

揚壓力包括上浮力以及滲流壓力。上浮力是由壩體下游水深產生的，滲流壓力是由上下游水頭產生的。在水頭的作用下，水流通過裂隙、軟弱破碎帶而產生的向上的靜水壓力。

岩基上揚壓力

對於岩基上的混凝土壩，揚壓力是假定混凝土和基岩均不透水，由於水滲入建築物和地基內的水平或接近水平的潔面（含裂縫、建基面的接觸縫和壩體的水平施工縫）而產生的作用在鋒面上的面力。一般把滲水作用在緩傾角裂隙面或夾層面上的面力也叫揚壓力。實際上，混凝土和基岩都是透水材料，滲流水通過材料孔隙形成對材料骨架的作用力，是一種體積力。只有當縫隙的透水性遠大於壩體和岩體的透水性時，上述假定才接近實際。實踐表明，在抗滑穩定計算的剛體極限平衡法和應力分析的材料力學法中，把滲流水對建築物的作用按面力來處理是一種近似但能基本滿足要求的方法。

揚壓力的計算

揚壓力是浮托力和滲透壓力的總和。浮托力強度為水的容重與截面所承受的下游水頭的乘積；滲透壓力強度則各點不同，截面的上游斷點處最大，等於水的重度與上下游的水位差的乘積，下游端點處為零。揚壓力將減少建築物有效重量，降低抗滑能力，因而它是一種不利荷載。為此，常在建築物及其地基內設定阻滲和排水設施以減小揚壓力。通常在壩踵附近的基岩內灌漿形成防滲帷幕，並在防滲帷幕的下游側鑽孔形成排水帷幕；在距上游壩面3~5m處設定壩身孔，有時還在孔前採用抗滲能力較強的混凝土形成防滲層。當下游尾水位較高、浮托力較大時，可採用抽排降壓措施，以減小浮托力。對於土基，常在壩踵或閘的上游端附近採用防滲措施，如鋪蓋、板樁、混凝土防滲牆以及灌漿帷幕等；常用的排水措施為連續的基面排水。

採用有限單元法計算岩基上重力壩的變形和應力時，若假定壩體和壩基均為透水體，通過滲流計算可得壩體和壩基不同位置的滲流體積力，稱為滲透力，以等效滲流荷載作用在滲流域的結點上，不再計算揚壓力。

用分項係數極限狀態設計法進行設計，根據中國DL 5077-1997規定，計算截面上的揚壓力分布圖形中的矩形部分的合力為浮托力代表值，作用分項係數採用1.0；其餘部分的合力為滲透壓力為代表值，作用分項係數採用：實體重力壩1.2，寬縫重力壩、大頭支墩壩、空腹重力壩及拱壩1.1.

歷史發展

早在1882年，英國的G.F.迪肯就已認識到揚壓力的存在。1885年法國的布澤（Bouzey）壩失事，進一步證實了揚壓力的存在。1882~1891年英國建造高41m的凡威（Vyrnwy）壩，就在壩內設定了碎石排水孔系統以降低揚壓力。第一座在設計中考慮揚壓力的重力壩是1990~1906年美國建造的沃楚西特（Wachgusett）壩。此後100多年來，人們雖已在這方面做了不少工作，但岩基上混凝土壩壩底的揚壓力分布、作用面積以及如何控制等問題，仍有待於進一步探討。特別是作用面積問題，20世紀60年代各國的壩工規範均採用1.0的有效作用面積係數，但在20世紀70年代，原蘇聯通過分析研究並進行大面積的原型觀測，在1977年頒發的規範規定岩基上的混凝土壩採用0.5的有效作用面積係數，因而這一問題還有深入探索的必要。