一、問題的提出
在安全鑒定中會(huì)發(fā)現(xiàn)有些老土石壩已運(yùn)行45十年,但由于施工質(zhì)量或是原斷面設(shè)計(jì)偏緊,經(jīng)復(fù)核分析后,壩身穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求,為確保安全,常結(jié)合壩頂加寬采取放坡的加固措施。但在拼寬放坡中,為保證拼寬壩體填筑質(zhì)量,使用不恰當(dāng)?shù)闹匦湍雺涸O(shè)備、并采用震動(dòng)碾壓,沒有顧及老壩體的強(qiáng)度,結(jié)果在分層碾壓過程,使老壩體與拼寬體的結(jié)合面下產(chǎn)生塑性變形,隨著碾壓層面的升高,下滑重量增加,產(chǎn)生壩坡坍滑,給工程施工造成困難,帶來(lái)?yè)p失。為防范這一現(xiàn)象的發(fā)生,本文就此結(jié)合一工程實(shí)例進(jìn)行初步探討。
二、產(chǎn)生坍滑原因
拼寬壩體在分層碾壓過程,均以老壩坡面為基面,其碾壓荷載,將在老壩坡面下產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力,若碾壓荷載過重并采用震動(dòng)碾壓,則在老壩體邊坡下產(chǎn)生塑性區(qū),隨著填筑高度的升高,塑性開展區(qū)也將由下向上延伸,在塑性開展區(qū)內(nèi)的老壩體將產(chǎn)生剪切變形,使抗剪強(qiáng)度降低,當(dāng)拼寬部分加到一定高度,下滑力大于壩基部分的抗滑力,即將產(chǎn)生滑坡。
某土石壩工程壩高20m,在大壩背坡采用拼寬加固, 拼寬部分采用礫石土填筑,厚度約2.8m,礫石含量大于60%,天然密度1.89t/m
3,抗剪強(qiáng)度指標(biāo)ψ
q=35
o,C
q=0(經(jīng)驗(yàn)值);老壩體r=1.94t/m
3,飽和密度r
f=1.94t/m
3,快剪值C
q=1.35 t/m
2,ψ
q=18.9
o;固快C
cq=1.96t/m
2,ψ
cq=23.5
o,含水量W=23%左右,拼寬壩體在高程31.0m以下為強(qiáng)風(fēng)化基巖。施工分層碾壓厚度50cm,采用20t震動(dòng)碾分層碾壓,每層碾壓6遍,當(dāng)拼寬壩體碾壓至47.0m高程時(shí),壩坡下滑,產(chǎn)生破壞。
究其大壩滑坡產(chǎn)生的原因,超重的碾壓及震動(dòng)碾壓是其主要原因。經(jīng)檢測(cè),由于老壩體含水量偏高處于基本飽和狀態(tài),其飽和度Sr在85%~90%之間,在超強(qiáng)外載作用下將產(chǎn)生流塑區(qū)剪切變形。根據(jù)土體極限平衡條件,判別基底某點(diǎn)應(yīng)力是否超過塑流界限,可用臨界內(nèi)摩擦角和臨界凝聚力作為判別標(biāo)準(zhǔn)。

----------(1)
或


----------(2)
Ψk,Ck—地基中某點(diǎn)在荷載作用下,達(dá)到臨塑狀態(tài)時(shí)的摩擦角(度)、凝聚力(t/m
2)。砂性土用Ψk值,粘性土用Ck值。
C、Ψ—地基中某點(diǎn)的凝聚力、摩擦角。
σ
y、σ
x、τ
xy—在荷載作用下地基中某點(diǎn)的垂直應(yīng)力、水平應(yīng)力、剪應(yīng)力。(可從土壩設(shè)計(jì)或有關(guān)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)手冊(cè)中查用)
拼寬部分壩體從31.0m高程開始碾壓,20t震動(dòng)碾輪壓為q=20t/m
2,震動(dòng)碾鋼輪寬度2m,碾壓順坡軸線分層壓實(shí)。每層按拼寬的設(shè)計(jì)寬度分為若干條帶,逐條進(jìn)行,待一層碾壓完畢后,鋪筑上一層,層厚50cm,如此循環(huán)往復(fù)。在每層進(jìn)行第一條帶碾壓時(shí),緊貼老壩體,其碾壓應(yīng)力將傳遞到老壩體。現(xiàn)以31.0m起始高程進(jìn)行分析。
30.5m高程有5個(gè)碾壓條帶,邊緣條帶與壩體相連,活載q=20t/m
2,作用寬度b=2m(相當(dāng)碾壓輪寬),荷載作用這雙緣點(diǎn)不同深度地基往往最大,是控制斷面。按上述(1)、(2)式中計(jì)算可得,沿壩身深度各點(diǎn)臨界凝聚力和內(nèi)摩擦角。