闸室稳定分析沉降与地基处理-PPT.pptx

闸室稳定分析沉降与地基处理8、6 闸室稳定分析、沉降与地基处理闸室稳定分析、沉降与地基处理 一、概述一、概述p计算内容计算内容:水闸在不同工作情况下得稳定性水闸在不同工作情况下得稳定性,不均匀沉降量等。不均匀沉降量等。p计算单元计算单元:对于孔数较少而未分缝得小型水闸对于孔数较少而未分缝得小型水闸,可取整个闸室可取整个闸室(包括边墩包括边墩)作为验算单元作为验算单元;对于对于孔数较多设有沉降缝得水闸孔数较多设有沉降缝得水闸,则应取两缝之间则应取两缝之间得闸室单元分别进行验算。得闸室单元分别进行验算。二、荷载及其荷载组合二、荷载及其荷载组合p(一一)荷载荷载:水闸承受得主要荷载有水闸承受得主要荷载有:自重、水重、水自重、水重、水平水压力、扬压力、浪压力、泥沙压力、土压力及平水压力、扬压力、浪压力、泥沙压力、土压力及地震荷载等地震荷载等。如下图。如下图。二、荷载及其荷载组合二、荷载及其荷载组合p(二二)荷载组合荷载组合l基本荷载组合基本荷载组合:完建情况完建情况;正常挡水情况正常挡水情况;设计设计洪水位情况。洪水位情况。l特殊荷载组合特殊荷载组合:施工情况施工情况;检修情况检修情况;校核洪水校核洪水位情况位情况;地震情况。地震情况。三、荷载简化三、荷载简化 对于结构布置及所受外力在垂直河流向对于结构布置及所受外力在垂直河流向具有对称性得闸室具有对称性得闸室,属于单向偏心受压结构属于单向偏心受压结构,荷载简化就是向闸底板面顺河流方向得中心荷载简化就是向闸底板面顺河流方向得中心轴进行。轴进行。对于结构布置及所受外力在垂直河流向对于结构布置及所受外力在垂直河流向不对称性得闸室不对称性得闸室,属于双向偏心受压结构属于双向偏心受压结构,简简化中心选在闸底板底面得形心处。化中心选在闸底板底面得形心处。四、闸室抗滑稳定验算四、闸室抗滑稳定验算p(一一)闸室沿闸基面得抗滑稳定验算闸室沿闸基面得抗滑稳定验算 水闸挡水时水闸挡水时,闸室最不利滑动面就是底板与地基得接触面闸室最不利滑动面就是底板与地基得接触面,闸室沿该面得抗滑稳定安全系数可按下列公式之一验算闸室沿该面得抗滑稳定安全系数可按下列公式之一验算:式中式中:P P、W-W-作用在闸底板面以上得总水平荷载与总垂直力作用在闸底板面以上得总水平荷载与总垂直力,kNkN。Kc-容许抗滑稳定安全系数容许抗滑稳定安全系数;f-摩擦系数摩擦系数;A-闸底板得底面闸底板得底面积积;四、闸室抗滑稳定验算四、闸室抗滑稳定验算p提高抗滑稳定性得措施提高抗滑稳定性得措施l调整上部结构位置调整上部结构位置,可将闸门位置适当向低水位侧移动。可将闸门位置适当向低水位侧移动。l适当加长铺盖适当加长铺盖,或在铺盖上游端加设防渗板桩或在铺盖上游端加设防渗板桩,或设置排或设置排水设施。水设施。l适当加深闸底板得齿墙适当加深闸底板得齿墙,有利于减小渗透压力与增大底有利于减小渗透压力与增大底板下游侧得阻滑土压力。板下游侧得阻滑土压力。l利用钢筋混凝土铺盖作阻滑板。利用钢筋混凝土铺盖作阻滑板。四、闸室抗滑稳定验算四、闸室抗滑稳定验算p(二二)闸室深层滑动判别闸室深层滑动判别 当闸基所受铅直应力也较大得时当闸基所受铅直应力也较大得时,地基内部得塑性区域将连地基内部得塑性区域将连成一片成一片,致使闸室发生深层滑动即闸室连同地基内得部分土致使闸室发生深层滑动即闸室连同地基内得部分土体一起沿着地基内得某一曲面滑动体一起沿着地基内得某一曲面滑动,五、闸室基地压应力验算五、闸室基地压应力验算p计算公式计算公式:1、对于结构布置及受力沿垂直河流向对称得计算闸段、对于结构布置及受力沿垂直河流向对称得计算闸段2、对于结构布置及受力不对称得计算闸段、对于结构布置及受力不对称得计算闸段p计算结果要求计算结果要求:六、闸室整体稳定验算六、闸室整体稳定验算p 当水闸建于深厚粘性当水闸建于深厚粘性土地基上时土地基上时,还需对水闸还需对水闸进行整体稳定验算进行整体稳定验算,任务任务就是验算闸基土塑性变就是验算闸基土塑性变形开展区域就是否过大形开展区域就是否过大而影响水闸安全运用。而影响水闸安全运用。据经验据经验,最大塑性变形区最大塑性变形区域一般发生在闸基下游域一般发生在闸基下游边缘附近边缘附近,如右图。如右图。12大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流七、闸室沉降计算七、闸室沉降计算p由于土基压缩变形大由于土基压缩变形大,容易引起较大得沉降与不均匀沉降。容易引起较大得沉降与不均匀沉降。沉降过大沉降过大,会使闸顶高程降低会使闸顶高程降低,达不到设计要求达不到设计要求;不均匀沉不均匀沉降过大时降过大时,会使底板倾斜会使底板倾斜,甚至断裂及止水破坏甚至断裂及止水破坏,严重地影严重地影响水闸正常工作。因此响水闸正常工作。因此,应计算闸基得沉降应计算闸基得沉降,以便分析了以便分析了解地基得变形情况解地基得变形情况,作出合理得设计方案。计算时应选择作出合理得设计方案。计算时应选择有代表性得计算点进行。计算点确定后有代表性得计算点进行。计算点确定后,用分层综合法计用分层综合法计算其最终沉降量算其最终沉降量,计算公式如下计算公式如下:七、闸室沉降计算七、闸室沉降计算土质地基允许最大沉降量与最大沉降差土质地基允许最大沉降量与最大沉降差,应以保证水闸安应以保证水闸安全与正常使用为原则全与正常使用为原则,根据具体情况研究确定。天然土质根据具体情况研究确定。天然土质地基上水闸地基最大沉降量不宜超过地基上水闸地基最大沉降量不宜超过15cm,最大沉降差不最大沉降差不宜超过宜超过5cm。为了减小不均匀沉降。为了减小不均匀沉降,可采用以下措施可采用以下措施:1)尽量使相邻结构得重量不要相差太大尽量使相邻结构得重量不要相差太大;2)重量大得结构先施工重量大得结构先施工,使地基先行预压。使地基先行预压。3)尽量使地基反力分布趋于均匀尽量使地基反力分布趋于均匀,闸室结构布置匀称。闸室结构布置匀称。4)必要时对地基进行人工加固。必要时对地基进行人工加固。八、地基处理八、地基处理 根根据据工工程程实实践践,当当粘粘性性土土地地基基得得标标准准贯贯入入击击数数大大于于5,砂砂性性土土地地基基得得标标准准贯贯入入击击数数大大于于8时时,可可直直接接在在天天然然地地基基上上建建闸闸,不不需需要要进进行行处处理理。但但对对淤淤泥泥质质土土、高高压压缩缩性性粘粘土土与与松松砂砂所所组组成成得得软软弱弱地地基基,则则需需处处理理。常常用用得得处处理理方方法法有有以下几种以下几种:1)换土垫层换土垫层;2)桩基础桩基础;3)沉井基础沉井基础;4)振冲砂石桩振冲砂石桩;5)预压加固与强夯法等。预压加固与强夯法等。八、地基处理八、地基处理1)换换土土垫垫层层法法:该该法法工工程程上上广广为为采采用用,适适用用于于软软弱弱粘粘性性土土,包包括括淤淤泥泥质质土土。当当软软土土层层位位于于基基面面附附近近,且且厚厚度度较较薄薄时时,可可全全部部挖挖除除。如如软软土土层层较较厚厚不不宜宜全全部部挖挖除除,可可采采用用换换土土垫垫层层法法处处理理,将将基基础础下下得得表表层层软软土土挖挖除除,换换以以砂砂性性土土,水水闸闸即即建建在在新换得土基上新换得土基上,见下图所示。见下图所示。八、地基处理八、地基处理2)桩桩基基础础:就就是是一一种种比比较较古古老老得得地地基基处处理理方方法法,有有较较多多得得实实践践经经验验。即即在在地地基基中中打打桩桩或或钻钻孔孔灌灌注注钢钢筋筋混混凝凝土土桩桩,在在桩桩顶顶上上设设承承台台以以支支承承上上部部结结构构。水水闸闸桩桩基基一一般般采采用用摩摩擦擦桩桩,由由桩桩周周摩摩擦擦阻阻力力与与桩桩底底支支承承力力共共同同承承担担上上部部荷荷载载。桩桩基基可可以以大大大大提提高高地地基基得得承承载载力力。因因而而,采采用用桩桩基基得得闸闸室室可可以以采采用用分分离离式式底底板板。我我国国山山东东、河河南南有有许许多多水水闸闸就就就就是是采采用用灌注桩基。灌注桩基。