土坝劈裂灌浆工艺的特殊要求.pdf

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1、水利建设与管理·2010年第2期工程加固61士撷劈裂淫景工藿剪耩嚣要藏白永年(山东华水水电工程有限公司济南250013)【摘要】土坝劈裂灌浆工艺要求是土坝应力场、渗流场(以下称两场)的分布和变化规律决定的。地基和土坝的两场差异很大，因此两者的灌浆工艺也有较大的差别。本文重点阐述土坝劈裂灌浆工艺要求和地基灌浆工艺差别的理论根据和工艺实践。【关键词】应力场渗流场劈裂灌浆工艺要求1土坝和地基的差别2土坝的主要破坏形式及劈裂灌浆效果地基基础灌浆已有200年以上的历史(”，在理论和2．1土坝变形破坏工艺上都比较成熟，作为地质和工程技术人员，也

2、都已由于土坝的不均匀变形，应力场分布很复杂，主要的较普遍接受。对于土坝坝体的灌浆，尤其是劈裂灌浆，虽破坏形式大体包括已经拉开的裂缝和潜在的处于弱应力然自推广以来已有20多年的历史，做了大量的工程，收破坏阶段的有效应力小于浸润线以下水头压力的土区。后到了非常好的效果。但是由于至今受地基灌浆理论工艺一种情况属于可能发生水力劈裂的隐患。传统的影响，往往把地基灌浆的工艺参数机械地搬到坝山东省贺庄水库，位于山东省泗水县，为大(2)型水体灌浆工艺上来，达不到应有的效果，甚至产生一些负库、土砂组合坝。坝长1043m，最大坝高25．5m，坝基为第作

3、用。地基基本上都是由自然沉积、冲积、洪积、坡积等三系沉积砂岩，不透水地基，坝顶高程156．5m。1969年兴形成的，经过长年的固结变形，从工程角度出发，除大的建，1970年建成。由于坝体填筑质量太差，竣工后于1971～地震搅乱之外，变形和应力调整阶段早已结束，处于长1974年坝体连续出现多条大的裂缝，有的纵向裂缝长期的稳定状态，所以两场的分布参数已经固定。与地基80m、缝5-10ern、深5m。坝后坡出现大面积散浸，高度达半相比，土坝有如下的特点：坝以上，局部已出现管涌、流土。坝顶、坝坡发生大量沉陷a．土坝为人工填筑的土工建筑物，存

4、在填土不均匀、变形和塌坑，从竣工至灌浆前大坝的沉陷量一般为40～压实度不够等问题。我国相当大一部分土坝虽然已存在了120em，最大点沉陷量达150em。经对原坝体应力应变的有几十年，但尚未最终完成固结变形，坝体仍处在变形和应限元计算2)(，坝体表面和内部都发生了严重的变形破力场的变化调整阶段。当坝体土由于不均匀沉陷而变形的坏，验算结果见图1、图2。时，倘若第一主应力小于无侧限抗压强度，则在该土区的O第二主应力会减小，并可能接近于零或负值时，该土区就一置5—可能发生裂缝，产生隐患。只要坝体土有不均匀变形，这1015种情况就是不可避免的

5、。我国相当大一部分土坝都存在上20述隐患。25．30b．土坝由于上下游水位差，库水通过坝体时，形成具有一定水力梯度的浸润线。由于填土的不均，土体的抗渗图1贺庄坝沿轴线应力分布强度也不相同，土坝设计时所绘制的流网就会有差异。因此，渗流所形成的浸润线，不会是平滑的均匀流线。在弱抗图1、图2说明岸坡段坝顶大部分纵向拉裂，发生横向渗土区较大水力梯度的情况下，会发生渗流破坏。如坝后裂缝，右岸最大拉裂深度达坝顶以下5m，左岸最大拉裂缝出现管涌、流土等。深度达坝顶以下7．3m。河槽段桩号0+100～0+550坝顶为62白永年，土坝劈裂灌浆工艺的特

6、殊要求到1．66t／m。坝顶以下7．5m，同样沿坝轴线方向分布着以主浆脉为主两边为多道副浆脉的加固土层。主浆脉厚平均15cm，两边密布若干条副浆脉。坝顶15m以下泥浆脉厚度23cm，浆体干容重1．5～1．7tim3，渗透系数K=×10em／s。该坝劈裂灌浆竣工已过了32年，经十几次高水位考验，未再发生变形和渗流破坏，主应力恢复图2贺庄坝0+350断面横向应力分布正常，侧压力系由0增加到0．6～0．7，坝后干燥，由废库变成了正常运行的水摩。横向受拉，发生纵向裂缝深度达坝顶以下5m。裂缝以下的2．2土坝渗流破坏附近为受拉或主应力不足土区

7、，随着土体不均匀变形的发土坝填筑时，填土不均匀是普遍现象，因此几乎所有展，还可能要被拉裂。的病险水库土坝的渗流场都是不规则的，库水通过坝体相根据该坝的破坏特点，解决变形稳定问题是关键。连通的弱抗渗土区在坝后出流时，由剩余势头所产生的渗经加固设计方案比较，采用劈裂灌浆技术。优点是能解透力会逐步增大，土体中的固体颗粒将越来越不稳定。一决心墙已经遭到严重破坏的变形稳定，包括已拉开裂旦向上的渗透力大于土粒的浮重度，即大于土粒所允许的缝和主应力不足的土区，恢复心墙的原设计正常应力水力坡度，土粒将会被渗流挟带向上涌出，发生渗透变形。场和抗渗能力

8、的要求；适应变形；造价便宜；质量稳定如坝后出现的管涌、流土等，冲蚀坝体，使土体塌陷，危及可靠。大坝安全。该水库1976年进行坝体劈裂灌浆施工，沿坝轴线广东省大亚湾核电站供水水库——岭澳水库(见图3)布置主排孔，孔深至坝底，终孔距10．