岩基上重力坝扬压力的确定方法

确定岩基上重力坝的扬压力与确定作用在其上的其他荷载如坝体自重等相比要困难得多。与确定非岩基（土基）上水工建筑物的扬压力相比也困难得多。岩基上重力坝的扬压力，不仅要受地基与坝体渗透特性的影响，还与灌浆帷幕和坝基及坝体的排水措施等诸多因素有关，因而难以用精确的理论方法进行计算，也难以用试验的方法测定。在前述的裂缝理论阶段，人们已开始用简单的线性分布图形以确定坝基上的扬压力。现在，在工程上仍然是借助原型观测的成果进行类推比拟，用简单的分布图形确定扬压力。

在20世纪50年代，美国垦务局规定按三角形分布，坝踵扬压力为全水头H，直线变化到坝趾为零（假定下游无水），如图4中的AN线所示。有的首先在坝踵处就折减，然后直线变化到坝趾为零，如图4中的BN或CN线。采用这种规定的有德国、瑞士、美国陆军工程师团等。美国田纳西流域管理局（TVA）就规定在坝踵处为0.5倍全水头，然后直线变化到坝趾为零。也有人主张在帷幕前用全水头值，即矩形，如图4中的AKGN线所示。在前苏联，于1934年由弗德格（Bодгео）拟定了一个标准，但在1935年就停止使用了，到1960年在《岩基上混凝土重力坝设计规范》（CH 123—60）中才规定了确定重力坝扬压力的方法。我国在1964年曾定稿《混凝土重力坝设计规范》，后来经过修订，于1978年首次发布了《混凝土重力坝设计规范》（SDJ 21—78）（试行）。这一规范对坝基设有防渗帷幕和排水孔的情况，规定帷幕处和排水孔处的扬压力作用水头，分别等于各自的“渗压系数”^[1]α乘以坝体上、下游水头差，再加下游水头值。在帷幕中心线上，渗压系数取0.45～0.60；在排水孔线上取0.20～0.40，其间各段依次以直线连接如图4中的AEFN线所示。1984年发布的上述规范的“补充规定”中，修改为只在坝基排水线上折减一次，采用的渗压系数为0.2～0.3，如图4中的ADN线所示。在2005年发布的《混凝土重力坝设计规范》（SL319—2005）中，仍规定只在坝基排水线上折减一次，但渗压系数取上述0.2～0.3的平均值0.25。(www.xing528.com)

如果将坝体和地基假定为均匀的各向同性材料，并认为坝体和地基的渗流可视为层流且可运用达西定律，因而就可以结合边界条件求解二维或三维的以渗透水头为变量的拉普拉斯方程式，求出渗流场内各点的渗透水头，然后求得在计算截面上的渗透压力（扬压力）。如果用有限单元法求解则更方便。但因计算时所采用的上述假定与实际情况相差甚远，因而其计算成果现在还不能正式用于设计；不过对分析与论证有关问题很有用。