专利名称:重力坝深层防渗抗滑稳定结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了重力坝深层防渗抗滑稳定结构，包括坝体，坝体建在坝基上，所述的坝体底部设置与坝基连接的建基面，所述的建基面下部的坝基内含有软弱夹层；所述建基面下部的坝基上设置用于降低坝基扬压力的帷幕和排水孔，所述的排水孔包括主排水孔，主排水孔设置在帷幕上游或者下游处；所述的帷幕和排水孔均穿过软弱夹层。本实用新型在坝基上设置帷幕及排水孔，可有效降低坝基扬压力，且效果明显；降低坝基扬压力能够有效提高坝基稳定性，并且该措施适应性强，对大坝地基没有过多“苛刻”的要求。
【专利说明】重力坝深层防渗抗滑稳定结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及水利枢纽的防渗抗滑稳定领域，具体地，涉及重力坝深层防渗抗滑稳定结构。
【背景技术】
[0002]所有岩体，特别是软弱岩体，在一定载荷的长期作用下，都具有变形随时间增长而影响其强度的流变特性。这一点，早被许多学者的研宄结果及岩体工程实践所证实。众所周知，断层破碎带、软弱夹层以及被松软物质充填的各种结构面的流变性质更为显著。软弱夹层是许多工程基岩或围岩经常碰到的。因此，对软弱夹层流变特性及其对强度的时间效应的研宄，从理论和实践上都有重要的意义。
[0003]深层抗滑稳定一直是重力坝设计中的关键性问题。重力坝地基内若存在着软弱夹层或缓倾角断层，坝体蓄水后，有可能形成以软弱夹层为主滑面、下游反倾向缓倾节理或岩体剪断面为滑动面、顺河向的陡倾裂隙或小断层为侧滑面的深层滑动，因此抗滑稳定是影响重力坝安全的关键问题。
[0004]同时，由于软弱夹层力学参数的不确定性，岩体结构条件及岩性等的差异导致坝基深层滑移模式的复杂性，给重力坝坝基稳定性评价及工程处理措施的确定等带来一系列难题。
实用新型内容
[0005]为了解决上述问题，本实用新型提供了重力坝深层防渗抗滑稳定结构，具体地，采用如下技术方案:
[0006]重力坝深层防渗抗滑稳定结构，包括坝体，坝体建在坝基上，所述的坝体底部设置与坝基连接的建基面，所述的建基面下部的坝基内含有软弱夹层；所述建基面下部的坝基上设置用于降低坝基扬压力的帷幕和排水孔，所述的排水孔包括主排水孔，主排水孔设置在帷幕上游或者下游处；所述的帷幕和排水孔均穿过软弱夹层。
[0007]进一步地，所述的帷幕设置在坝体上游坝踵处的坝基上，所述的主排水孔设置在帷幕下游I?2m处。
[0008]进一步地，所述的帷幕设置在坝体下游坝趾处的坝基上，所述的主排水孔设置在帷幕上游I?2m处。
[0009]进一步地，所述的排水孔还包括副排水孔，所述的副排水孔设置在坝体中部的坝基上，和/或所述的副排水孔设置在坝体坝趾处的坝基上。
[0010]进一步地，所述的坝体上设置排水廊道，所述的排水廊道与副排水孔连通。
[0011]进一步地，所述的坝体上设置帷幕灌浆廊道，所述的帷幕灌浆廊道分别连通帷幕和主排水孔。
[0012]进一步地，所述的建基面的上游坝踵处设置齿槽，所述的齿槽切断软弱夹层；所述的帷幕设置在齿槽处的坝基上。
[0013]进一步地，所述的坝体的上游面设置倾向上游的折坡，所述折坡的坡比为
1:0.2 ?1:0ο
[0014]进一步地，所述坝体的上游面设置防渗板，防渗板与坝体之间设置水平止水，水平止水使防渗板与坝体之间柔性连接；所述的帷幕设置在防渗板的下部。
[0015]进一步地，所述的建基面上设置多个固结灌浆孔，所述的固结灌浆孔深入软弱夹层下部的完整基岩内部6?Sm ;所述的固结灌浆孔按梅花形布置。
[0016]本实用新型采用了不同于之前的技术方案，达到了如下技术效果:
[0017]I)本实用新型的建基面下部的坝基上设置用于降低坝基扬压力的帷幕和排水孔，所述的帷幕和排水孔均穿过软弱夹层。本实用新型在坝基上设置帷幕及排水孔，可有效降低坝基扬压力，且效果明显；降低坝基扬压力能够有效提高坝基稳定性，并且该措施适应性强，对大坝地基没有过多“苛刻”的要求。
[0018]2)本实用新型除在坝踵帷幕处设置主排水孔外，还在坝基增设副排水孔，增加了排水效果。
[0019]3)本实用新型的帷幕可设置在坝体下游坝趾处的坝基上，这主要适用于厂房坝段，这样设置可以满足消力池封闭抽排需要。
[0020]4)本实用新型的建基面上设置齿槽，所述的齿槽切断软弱夹层。设置齿槽实际上是一个局部加深开挖的措施，将齿槽的底部高程开挖至控制滑动面以下的完整基岩中，用深齿槽切断软弱结构面，以保证坝基的抗滑稳定。它的开挖量较全面开挖量小，特别适用于软弱结构面埋深较浅的情况，施工方便，并有利于坝基防渗处理。本实用新型通过设置齿槽进一步增强坝基的稳定性，实现抗滑稳定。
[0021]5)本实用新型的坝体上游面设计成倾向上游的折坡或者防渗板，当坝体挡水时充分利用防渗板或折坡上的水重，增加坝体重量，使坝体抗滑阻力增大，提高坝基稳定性。该措施实际上是通过调整大坝断面，在保证坝体混凝土方量基本不变的情况下，充分利用坝前水重，提高坝基稳定性，其适用范围广，对地质条件适应性强。
[0022]6)本实用新型的的建基面上设置多个固结灌浆孔，固结灌浆孔用于固结灌浆处理，坝基经过固结灌浆处理后，软弱夹层，软岩层的物理力学性能会有所改善，抗剪断指标值相应提尚。
[0023]7)本实用新型方便施工，节省资金，具有较好的经济指标和市场推广前景。
【附图说明】
[0024]图1本实用新型的结构示意图；
[0025]图2本实用新型实施例的结构示意图。
[0026]附图中标号说明:1_折坡2-齿槽3-帷幕4-主排水孔5-副排水孔6_固结灌浆孔7-帷幕灌浆廊道8-排水廊道9-软弱夹层10-建基面11-坝体12-防渗板13-水平止水。
【具体实施方式】
[0027]如图1所示，本实用新型提供的重力坝深层防渗抗滑稳定结构，包括坝体11，坝体11建在坝基上，所述的坝体11底部设置与坝基连接的建基面10，所述的建基面10下部的坝基内含有软弱夹层9 ;所述建基面10下部的坝基上设置用于降低坝基扬压力的帷幕3和排水孔，所述的排水孔包括主排水孔4，主排水孔4设置在帷幕上游或者下游处；所述的帷幕3和排水孔均穿过软弱夹层9。
[0028]本实用新型在建基面10下部的坝基上设置帷幕3和排水孔，帷幕3和排水孔可有效降低坝基的扬压力，而降低坝基扬压力对提高坝基稳定是一种非常有效的措施，而且对各种软弱夹层9都适用。
[0029]由于设置了帷幕3，所以需要设置有效和完善的防渗排水系统，这样不仅可以降低滑移面上的扬压力，而且还可以防止或减轻渗透水流对软弱夹层9的材料的不利作用，防止渗透破坏。在设置帷幕3的防渗系统和排水系统时，排水孔穿过软弱夹层9时应注意防止管涌的发生，排水孔须设置有效的反滤措施，并应有监测和检修条件。因此，本实用新型设置了主排水孔4，主排水孔4设置在帷幕3的附近，一般位于帷幕3的上游或者下游I?2m处，这样可及时有效的对帷幕3进行排水，防止帷幕3处发生渗透水现象。
[0030]作为本实用新型的一种优选实施方式，所述的帷幕3设置在坝体11上游坝踵处的坝基上，所述的主排水孔4设置在帷幕下游I?2m处。
[0031]本实用新型的帷幕3优选地设置在坝体11上游坝踵处的坝基上，但也可设置在坝体11下游坝趾处的坝基上，这时主排水孔4设置在帷幕上游I?2m处。例如在厂房坝段，可在坝体11上游坝踵处的坝基上设置帷幕3和主排水孔4，同时在坝趾处增设一道帷幕3和主排水孔4，这样可以满足消力池封闭抽排。
[0032]本实用新型的坝基设帷幕3和排水孔以降低扬压力，为增加排水效果，除在帷幕3后设置主排水孔4外，还在坝基增设副排水孔5，所述的副排水孔5设置在坝体11中部的坝基上，和/或所述的副排水孔5设置在坝体11坝趾处的坝基上。
[0033]为了方便帷幕3的帷幕灌浆和排水孔的排水，本实用新型在所述的坝体11上设置排水廊道8，所述的排水廊道8与副排水孔5连通。所述的坝体11上设置帷幕灌浆廊道7，所述的帷幕灌浆廊道7分别连通帷幕3和主排水孔4。
[0034]进一步地，所述的建基面4的上游坝踵处设置齿槽2，所述的齿槽2切断软弱夹层9 ;所述的帷幕3设置在齿槽2处的坝基上。
[0035]现有的重力坝抗滑稳定多采用将软弱夹层9全部或部分挖除的措施，使大坝建基面10整体或局部适当降低。这是一个可靠而彻底的措施，但需增加基础开挖量和混凝土回填量，工程工期长且造价较高。本实用新型采用在建基面10上设置齿槽2，所述的齿槽2切断软弱夹层9来实现重力坝的抗滑稳定。设置齿槽2实际上是一个局部加深开挖的措施，将齿槽2的底部高程开挖至控制滑动面以下的完整基岩中，用齿槽2切断软弱夹层9，以保证坝基的抗滑稳定。齿槽2的开挖量较全面开挖量小，特别适用于软弱结构面埋深较浅的情况，施工方便，并有利于坝基防渗处理。本实用新型由于设置了齿槽2，帷幕3的位置相应的进行了适应性调整，将所述的帷幕3设置在齿槽2处的坝基上。
[0036]作为本实用新型的一种优选实施方式，所述的齿槽2设置在建基面10的上游坝踵处，或者坝基中部，或者建基面10的下游坝趾处。齿槽2的位置可设在建基面10的上游坝踵处，可兼起防渗墙的作用并与帷幕灌浆衔接，也可设置在建基面10的下游坝趾处或坝基中部的，具体视地质条件和结构布置而定。例如，在坝基开挖中发现原先未预见的断层，则齿槽2的深齿墙常设置在坝趾下游，以增加尾岩抗力体的高度，增加尾岩抗力，提高沿坝基夹层的抗滑稳定。优选地，本实用新型的齿槽2设置在建基面10的上游坝踵处。
[0037]本实用新型齿槽2设置的形状以及设置的深度直接影响到重力坝的抗滑稳定效果，齿槽2切穿软弱夹层9的宽度要根据深层稳定计算确定，要使重力坝深层抗滑稳定安全度达到要求。齿槽2伸入软弱夹层9的深度也要满足结构上的要求，即齿槽2嵌入段所提供的被动抗力应该和齿槽2的抗剪断强度相适应。作为本实用新型的一种优选实施方式，所述的齿槽2包括上游边坡、下游边坡和连接上游边坡和下游边坡的齿槽底部，所述的上游边坡与水平面的夹角大于90°，所述下游边坡与水平面的夹角小于于90°，所述齿槽底部与建基面10平行。所述的上游边坡的坡比小于或者等于1:0.25，所述的下游边坡的坡比大于或者等于1:1.0。所述的齿槽底部深入软弱夹层9下部的完整基岩内部至少2.5m。
[0038]作为本实用新型的一种优选实施方式，所述齿槽2为深齿槽，深齿槽的深度不小于1m ;所述的深齿槽上辅以混凝土防渗铺盖。本实用新型的齿槽2为深齿槽，对软弱夹层9局部或部分挖除，形成狭深的槽，然后回填混凝土，依靠回填混凝土和未挖除的软弱夹层9共同作用，保证坝基稳定，齿槽2的回填混凝土受周围基岩约束，其温度控制和防止开裂等问题亦应高度注意。本实用新型的深齿槽与“全面开挖”相比，能够适当减少开挖及其混凝土回填方量，经济指标较好。
[0039]作为本实用新型的一种优选实施方式，所述的坝体11的上游面设置倾向上游的折坡1，所述折坡I的坡比为1:0.2?1:0。本实用新型将坝体11的上游面设置倾向上游的折坡1，当坝体11挡水时充分利用折坡I上的水重，增加坝体11重量，使坝体11抗滑阻力增大，提尚现基稳定性。
[0040]本实用新型设置的折坡I是通过调整坝体11的断面，在保证坝体11混凝土方量基本不变的情况下，充分利用坝前水重，提高坝基稳定性，其适用范围广，对地质条件适应性强。作为本实用新型的一种优选实施方式，所述折坡I的坡比1: 0.15，折坡I的起坡点位于坝体11的坝顶以下2/3?3/4坝高处。
[0041]作为本实用新型的一种优选实施方式，所述的建基面10上设置多个固结灌浆孔6，所述的固结灌浆孔6深入软弱夹层9下部的完整基岩内部6?Sm ;所述的固结灌浆孔6按梅花形布置。本实用新型设置固结灌浆孔6，灌浆孔入岩孔深6?Sm，孔排距2.5mX 2.5m，坝基固结灌浆施工的混凝土盖重厚度不小于3.0m，地质缺陷部位固结灌浆孔6适当加深或加密。所述的固结灌浆孔6用于固结灌浆，固结灌浆可改善坝基岩体的物理力学性能，增强岩体的均一性，加固处理坝基构造裂隙、软弱夹层9等地质缺陷部位及坝基岩体在开挖过程中形成的爆破裂隙等。本实用新型通过固结灌浆孔6对大坝基岩进行高压固结灌浆，或辅以化学灌浆，可以显著提高其压缩模量，同时使其抗剪强度得到一定程度的提高。
[0042]实施例
[0043]如图2所示，本实用新型的重力坝抗滑稳定结构，包括坝体11，坝体11建在坝基上，所述的坝体11底部设置与坝基连接的建基面10，所述的建基面，10下部的坝基内含有软弱夹层9 ;所述的建基面10上设置齿槽2，所述的齿槽2切断软弱夹层9。
[0044]所述的齿槽2设置在建基面10的上游坝踵处。所述的齿槽2包括上游边坡、下游边坡和连接上游边坡和下游边坡的齿槽底部，所述的上游边坡与水平面的夹角大于90°，所述下游边坡与水平面的夹角小于于90°，所述齿槽底部与建基面10平行。所述的上游边坡的坡比为1:0.25，所述的下游边坡的坡比为1: 1.00所述的齿槽底部深入软弱夹层9下部的完整基岩内部至少2.5m。
[0045]所述建基面10下部的坝基上设置用于降低坝基扬压力的帷幕3、主排水孔4和副排水孔5，所述的帷幕3设置在坝体11上游坝踵处的坝基上，所述的主排水孔4设置在帷幕下游I?2m处。所述的帷幕3还设置在坝体11下游坝趾处的坝基上，此时主排水孔4设置在帷幕上游I?2m处。所述的副排水孔5设置在坝体11中部的坝基上，和/或所述的副排水孔5设置在坝体11坝趾处的坝基上。
[0046]本实用新型的坝体11上设置排水廊道8，所述的排水廊道8与副排水孔5连通。所述的坝体11上还设置帷幕灌浆廊道7，所述的帷幕灌浆廊道7分别连通帷幕3和主排水孔4。
[0047]所述的坝体11的上游面设置倾向上游的折坡1，折坡I的坡比1: 0.15，折坡I的起坡点位于坝体11的坝顶以下2/3?3/4坝高处。
[0048]所述的建基面10上设置多个固结灌浆孔6，所述的固结灌浆孔6深入软弱夹层9下部的完整基岩内部6?Sm ;所述的固结灌浆孔6按梅花形布置。
[0049]本实用新型所述坝体11的上游面设置防渗板12，防渗板12与坝体11之间设置水平止水13，水平止水13使防渗板12与坝体11之间柔性连接，且保证不漏水，起到良好的防渗效果。帷幕3位置前移，设置在防渗板12下，主排水孔4和副排水孔5也根据帷幕3的位置进行相应调整。在坝体11的上游面前设置防渗板12，或防渗铺盖，并将帷幕3及排水孔上移，就可以利用防渗板12上的水重增加抗滑力。防渗板12和坝体11的接触处必须做好可靠的止水，并有检修补强措施。防渗板11本身也绝不能漏水，否则即将失效。
[0050]以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。
【权利要求】
1.重力坝深层防渗抗滑稳定结构，包括坝体(11)，坝体(11)建在坝基上，所述的坝体(11)底部设置与坝基连接的建基面(10)，所述的建基面(10)下部的坝基内含有软弱夹层(9);其特征在于，所述建基面(10)下部的坝基上设置用于降低坝基扬压力的帷幕(3)和排水孔，所述的排水孔包括主排水孔(4)，主排水孔(4)设置在帷幕上游或者下游处；所述的帷幕(3)和排水孔均穿过软弱夹层(9)。2.根据权利要求1所述的重力坝深层防渗抗滑稳定结构，其特征在于，所述的帷幕(3)设置在坝体(11)上游坝踵处的坝基上，所述的主排水孔(4)设置在帷幕下游I?2m处。3.根据权利要求1所述的重力坝深层防渗抗滑稳定结构，其特征在于，所述的帷幕(3)设置在坝体(11)下游坝趾处的坝基上，所述的主排水孔(4)设置在帷幕上游I?2m处。4.根据权利要求1所述的重力坝深层防渗抗滑稳定结构，其特征在于，所述的排水孔还包括副排水孔(5)，所述的副排水孔(5)设置在坝体(11)中部的坝基上，和/或所述的副排水孔(5)设置在坝体(11)坝趾处的坝基上。5.根据权利要求4所述的重力坝深层防渗抗滑稳定结构，其特征在于，所述的坝体(11)上设置排水廊道(8)，所述的排水廊道(8)与副排水孔(5)连通。6.根据权利要求1所述的重力坝深层防渗抗滑稳定结构，其特征在于，所述的坝体(11)上设置帷幕灌浆廊道(7)，所述的帷幕灌浆廊道(7)分别连通帷幕(3)和主排水孔⑷。7.根据权利要求1-6任意一项所述的重力坝深层防渗抗滑稳定结构，其特征在于，所述的建基面(4)的上游坝踵处设置齿槽(2)，所述的齿槽(2)切断软弱夹层(9);所述的帷幕⑶设置在齿槽⑵处的坝基上。8.根据权利要求1-6任意一项所述的重力坝深层防渗抗滑稳定结构，其特征在于，所述的坝体(11)的上游面设置倾向上游的折坡(I)，所述折坡⑴的坡比为1:0.2?1:0。9.根据权利要求1-6任意一项所述的重力坝深层防渗抗滑稳定结构，其特征在于，所述坝体(11)的上游面设置防渗板(12)，防渗板(12)与坝体(11)之间设置水平止水(13)，水平止水(13)使防渗板(12)与坝体(11)之间柔性连接；所述的帷幕(3)设置在防渗板(12)的下部。10.根据权利要求1所述的重力坝深层防渗抗滑稳定结构，其特征在于，所述的建基面(10)上设置多个固结灌浆孔￠)，所述的固结灌浆孔(6)深入软弱夹层(9)下部的完整基岩内部6?Sm ;所述的固结灌浆孔(6)按梅花形布置。
【文档编号】E02B7-10GK204282309SQ201420745429
【发明者】熊雄, 齐宪荣, 张小春, 周小军, 林学锋, 谭先军, 范承存, 陈英旭, 李博, 职承杰, 夏叶青 [申请人]嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司