設為首頁| 加入收藏| 聯係我們
孔憲京:關於高土石壩抗震的一些思考
2009/5/12 18:07:19 新聞來源:188BETApp

孔憲京:關於高土石壩抗震的一些思考

思考1:土石壩的兩種破壞機理

有粘性土坡的破壞形式

→深層滑裂麵(帶)、整體瞬間滑動

解決辦法 →土工布加筋技術

思考2:麵板壩與心牆壩破壞的共性與個性

共性:

壩頂區附近堆石體鬆動、坡麵塊石滑移、壩頂坍塌、坡麵堆體淺層滑動

個性:

由於麵板構造和受力的特點,強震時麵板壩的破壞性態非同於一般心牆堆石壩,心牆堆石壩破壞發生在壩頂 上、下遊兩側,而麵板壩僅發生在下遊一側,上遊壩坡的穩定遠遠高於下遊側

此外,動荷載作用下,麵板斷裂發生在麵板的上部, 壩頂土體的破壞(鬆動、滑移、塌坍等)是引起麵板斷裂、脫空的重要因素。

因此,在地震區修建麵板壩時應特別重視壩頂區堆石體的穩定,特別是下遊壩坡的穩定。

思考3:壩頂區堆體穩定的影響因素

因數1-壩料粒徑對坡麵臨界加速度的影響

在壩坡角一定的條件下, 築壩材料平均粒徑增大, 坡麵臨界加速度相應地也有所提高

思考4:高土石壩地震響應的特點

對低壩(100米以下)來說, 中等地震時壩體的地震反應以第一振型(剪切振型)為主,因而麵板動應力沿壩高分布變化不大。但是, 對高壩(150米以上)來說, 壩體地震反應中高振型參與量增大,壩越高高振型參與量越大,壩體上部反應增大

即所謂“鞭鞘效應”,對麵板而言,壩頂部的“鞭鞘效應”將使麵板上部出現高應力區。一般在壩高3/4~4/5附近麵板動應力最大

因此, 高麵板壩上部麵板在地震中可能出現的高應力區是麵板設計的關注點之一

思考5:高土石壩抗震的著力點

高土石壩在遭遇強震時, 壩頂部往複地震慣性力較大, 這將會導致壩頂區塊石體鬆動、堆石顆粒間咬合力喪失, 從而在壩頂上、下遊兩側發生壩麵塊石滑移或淺層滑動。

高土石壩上部壩坡淺層滑動是最常見的震害,大量的動力模型試驗和數值分析以及地震震害現象也給予了充分印證。

因此,高土石壩抗震設計中應特別注意壩頂區堆石體的穩定, 采取必要的抗震措施。

對高土石壩的河穀壩段,可以綜合考慮在臨界高度以上采用減緩壩坡並設置馬道、同時適當加寬壩頂、在壩頂區用抗剪強度較高的填築材料等抗震措施;也可以選擇釘結護麵板加固措施,即對壩體上部壩坡采用加筋(釘結)技術,並加蓋護麵板,從而增強壩頂區堆石體的整體穩定性,提高堆石壩抗震能力。

思考6:現代碾壓堆石壩的地震沉降量

幹燥堆石料在三軸固結排水(氣)條件下變形特性試驗表明:循環動荷載作用引起的累積永久軸向變形僅是b百分之零點幾(5~7.5)的量級,這與砂土固結不排水條件下的試驗結果截然不同。

由此說明,堆石料(尤其是幹燥堆石料)不象砂土那樣地震中因受到反複振動而引起顆粒間接觸應力一部分轉移給孔隙水承擔,從而使有效應力減小,動抗剪強度降低,加劇土體變形。

由於試驗在正常圍壓下進行,沒有考慮顆粒體破碎引起的體積變形

但現代碾壓堆石壩,堆石壓實密度幾乎達到極限,因此,可以預計地震沉降變形不會超過百分之一,多數情況下應該在千分之五左右。

思考7:麵板斷裂的原因-附加“靜應力”

日本東京大學所做的模型試驗和紫坪鋪大壩震害分析表明, 麵板斷裂不僅僅是因為地震慣性力的直接作用

地震力引起的壩體永久變形(殘餘變形),使麵板“靜應力”在很短的時間顯著地增大, 達到並超過地震慣性力直接作用的動應力水平

這所謂的“靜應力”呈上部麵板受拉、下部麵板受壓狀態。

這一現象提醒設計者,在麵板壩設計中要考慮地震力造成壩體永久變形對麵板附加應力(“靜”應力)的影響。

地址:北京市海澱區車公莊西路22號院A座11層 電話:010--58381747/2515 傳真:010--63547632 
188BETApp  版權所有 投稿信箱: leidy5378@126.com
京ICP備13015787號-1

京公網安備 11010802032961號

 技術支持:北京中捷京工科技發展有限公司(010-88516981)