黏土心墙或黏性土均质坝是土石坝的防渗体。无论在静力状态下或动力状态下都应该防止产生裂缝,提高填土的压实标准是防止裂缝的有效措施。充分碾压密实的土体具有较高的抗拉强度和抗剪强度,而且有较小的压缩性。在静荷载和动荷载作用下,竖向位移和水平位移都较小,因而大大减少产生裂缝的可能性。
砂土、砂卵石、堆石是土石坝的支撑体,赖以保持坝坡的稳定。无论在静力状态或动力状态下都应该防止坝坡坍滑,提高填土(砂土、砂砾石、堆石)的压实标准是防止坍滑和变形的有效措施。疏松的砂土、砂卵石的堆石抗剪强度小,不利于坝坡稳定,而且压缩性大和变形模量小,会发生较大的竖向位移和水平位移。不但支撑棱体本身会发生纵向横向裂缝,而且会导致心墙斜墙发生纵向裂缝和横向裂缝。另外,更重要的一点:疏松的砂和砂砾石遇地震时发生振动压密,饱和的砂及砂砾石振动压密时,孔隙突然压缩,一部分土体应力就被孔隙水承担,这就是附加孔隙水压力。附加孔隙水压力减小了土体的有效应力,因而减小了抗剪力,导致坝坡坍滑。疏松的砂和砂砾石的渗透系数一般为10—4~10—2cm/s。在地震过程中,附加孔隙水压力不断产生,而砂及砂砾石渗透系数较小,孔隙水压力不易消散。因而地震历时越长,则孔隙水压力积累增长越多。堆石渗透系数为10—1~101cm/s,孔隙水压力消散快,不会在地震过程中积累增长,因而其抗震稳定性较好。(www.xing528.com)
在坝顶附近,地震反应(包括加速度反应、速度反应、位移反应、应力反应)比坝的中部和底部为大,故顶部附近坝坡稳定性低于中部和底部,裂缝的可能性大于中部和底部。从静应力状况看,顶部的自重应力,包括竖向应力和侧向应力比中部和底部小,地震产生的动应力超过侧向压应力与抗拉强度之和,就将产生振动裂缝。因此,坝顶附近比中部和底部更易震裂。以前,有些技术人员认为,坝顶附近挡水水头小,防渗要求较低;自重压应力小,沉陷较小;故坝顶附近黏土或砂砾石压实标准可以降低些。这种认识不正确。如上所述,在地震区,坝顶附近的土砂石料压实标准不但不应降低,而且应当提高。即使在非地震区,提高坝顶附近土砂石料的压实标准,也可减少因自重沉陷而产生的坝顶裂缝。至少,坝顶附近的压实标准不应低于中部和底部。以下分别讨论各种填土的压实标准。
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