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土坝裂缝倾度分析法

利用土坝沉降后的倾度和倾度率(或轴向水平应变)来分析判断坝体是否因不均匀沉降引起裂缝破坏的一种方法。近代土石坝建筑多向高坝发展,坝体裂缝事故和裂缝的分析计算方法日益受到重视。20世纪50年代初,通常用与坝高相比坝体某一点的相对位移量,或者用坝顶最大沉降量来估计坝体是否开裂。60年代中国河北省试用剪应变法分析土坝裂缝,但在试验及拉裂的概念方面均不够成熟。

利用土坝沉降后的倾度和倾度率(或轴向水平应变)来分析判断坝体是否因不均匀沉降引起裂缝破坏的一种方法。

近代土石坝建筑多向高坝发展,坝体裂缝事故和裂缝的分析计算方法日益受到重视。20世纪50年代初,通常用与坝高相比坝体某一点的相对位移量,或者用坝顶最大沉降量来估计坝体是否开裂。60年代中国河北省试用剪应变法分析土坝裂缝,但在试验及拉裂的概念方面均不够成熟。国际上则提出了等价梁解析法,也因比较繁冗而未能得到推广。70年代初,国际大坝会议上曾提出用扭角法判断软基上土坝裂缝的设想。中国南京水利科学研究院吸取了等价梁解析法和扭角法的优点,改进综合为倾度法。先后在浙江金兰、湖北白莲河等70余座大中水库的土石坝中应用倾度法分析坝体裂缝,起到了安全判断的作用。80年代初,又对倾度法的判别条件进行了改进,1984年在葡萄牙国际大坝安全学术会议上发表了倾度法的论文。提出:①倾度是土坝坝顶或坝内相同高程某两点联线沉降后同水平线的倾角,它反映了土层因沉降差异遭受竖向剪切的程度;②倾度率是倾度值沿水平线的平均变化量,它反映了土层因沉降挠曲引起的水平拉伸或压缩的程度;③轴向水平应变是将坝体视为等价梁,从材料力学梁的挠曲原理可知,倾度率与沉降引起的坝体轴向水平应变成正比;④判别条件为,若分析时计算的倾度绝对值大于或等于临界倾度值(按土梁挠曲试验或三轴压缩和剪切试验确定),则坝体将发生剪损而无张开裂缝,但如再加水力劈力时则可能被扩张形成裂缝,液压消退后裂缝又可闭合。若分析时计算的轴向水平应变值大于或等于临界拉应变值(取坝体原状土样作拉伸或挠曲试验破坏时的拉应变值)时,坝体就存在裂缝;⑤分析计算时,通常选取已有的土坝垂直位移测点的观测资料,测点间距宜在20~30米之间。测点间距太大,计算的倾度、轴向水平应变值为相当长度上的平均值,难以判断坝体开裂情况。倾度应根据累计沉降量计算,为此,应对垂直位移观测资料进行分析,估算出漏测量,推算测点的累计沉降量。

倾度法直观,计算简易,并已有一定的实际运用经验。但对测点间距较大的土坝,或缺乏变形观测资料者,尚难以运用。对计算和判别所需的特性常量,如临界倾度量值和临界拉应变值等尚需广泛积累经验,以简化试验工作。