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3.1 无限深透水坝基渗透坡降计算(莱茵法)
无限深透水地基的防渗体型式与有限深时的情况一致,一般采用水平和垂直防渗体的一种或两种组合型式,不管采用哪种防渗体,其主要目的都是为了延长渗径,减少渗透破坏和渗漏损失。不同之处是无限深透水地基的垂直防渗墙一般只能采用悬挂式或半封闭式,水平铺盖也比有限深透水地基上的铺盖要求更高,尺寸更大。
莱茵曾研究和统计了数百座建在不同地基上(包括深厚覆盖层地基和无限深地基)的水工建筑物的渗流情况,并与布莱都将壅水建筑物基础的地下轮廓线作为水平冲刷的薄弱点。他们在对水工建筑物基底的水压力测定后认为:“水平和垂直方向的渗径起着不同的作用,1m深垂直方向的渗径约相当于3m长水平方向渗径的效用”。若坝基采用垂直防渗墙,在渗透分析时坝体和坝基的不透水轮廓(图3.1)可以通过莱茵和布莱法进行等效转化。
莱茵法假定基础轮廓的有效长度为
假定L0比壅高水头大C0倍,则
图3.1 无限深透水地基上悬挂式防渗墙示意图
对于图3.1所示的轮廓:
由不同坝基土类查出C0后,便可求出L0,由上式转化后得悬挂墙深度:
表3.1 不同土类渗径系数C0和平均坡降Jl
莱茵还认为,当坝下设有板桩和反滤层或排水孔时,渗径系数C0值可降低30%,降低后的和的值同样可由表3.1查出。
从式(3.4)可以看出,坝基的防渗墙越深,渗径转化后的有效长度就越大,计算出的坝基渗透坡降就越小,坝基渗透破坏的可能性越低。
近年来,通过对莱茵法的研究后发现,此法存在着某些缺陷,主要是对坝基内的渗透条件和渗透压力考虑不足,因而对于多层地基的坝,用此法可能导致危险性的错误,此外还存在使坝体尺寸加大、设计不经济等问题。