最新土坝的渗流问题分析
水库土石坝坝后出现渗漏处理措施
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第四节 土石坝的渗流分析
第四节土石坝的渗流分析
一、渗流的概念：水库蓄水后，由于上下游水位差的关系，水流会通过坝体土粒之间的空隙从上游向下游流动。
图6-13 渗流示意图
二、渗流分析的目的：
（1）确定坝体内浸润线的位置；
（2）确定坝体及坝基的渗流量，以估算水库的渗漏损失；
（3）确定坝体和坝基渗流逸出区的渗流坡降，检查产生渗透变形的可能性；
（4）为坝体稳定分析和布置观测设备提供依据。
常用的渗流分析方法：流体力学方法、水力学方法、流网法和试验法。
三、渗流基本方程
土坝渗流为层流，因此满足达西定律(Darcy’s Law), 渗流区内任一点势函数应满足拉普拉斯方程：
k x, k y——分别为x, y方向的渗透系数
对于简单的边界条件，上述方程能解，复杂边界条件，需借助数值方法。
四、渗流的水力学问题
假设: 均质, 层流, 稳定渐变流.
应用达西定律，并假定任一铅直过水断面内各点的渗透坡降相等，对不透水地基上的矩形土体，流过断面上的平均流速为：
单宽流量：
图6-14 不透水地基上矩形土体的渗流计算图
自上游向下游积分：
自上游向区域中某点（x,y）积分，得浸润线方程：
图6-15 土坝浸润线示意图五、流网法
图6-16 流网的绘制。
土坝的渗流问题及其控制措施分析
土坝的渗流问题及其控制措施分析土坝是一种常见的水利工程建筑，它在防洪、蓄水和灌溉等方面有着重要的作用。
在土坝的使用过程中，渗流问题常常成为影响其安全性和稳定性的重要因素。
土坝的渗流问题不仅会影响其使用效果，还可能对周边环境造成一定的影响，因此对土坝的渗流问题进行分析并采取相应的控制措施显得非常重要。
土坝的渗流问题主要来源于水压力作用下的土壤孔隙水流动以及土坝材料空隙中的水分移动。
在土坝中，水分会沿着土壤中的孔隙向下渗透，并在一定程度上对土坝的稳定性产生影响。
通过对土坝的渗流问题进行分析，可以发现以下一些控制措施。
采取合理的材料选择和施工工艺是控制土坝渗流问题的关键。
在土坝修建过程中，选择合适的材料对土坝的渗透性至关重要。
可以选择粘土等较为紧密的土壤材料，或者采用防渗膜等覆盖层来阻隔水分的渗透。
对土坝的排水系统进行适当设计和维护同样是控制渗流问题的重要手段。
在土坝的设计中，应充分考虑土壤材料的排水性能，设计合理的排水系统，及时排除土坝内的积水，减少水压力对土坝的影响。
定期对排水系统进行维护和清理，保证其畅通有效，是保障土坝稳定性的重要措施。
加固土坝结构也是有效控制渗流问题的手段之一。
通过对土坝结构的加固设计，可以增强土坝的抗渗能力，减少水分对土坝的影响。
比如可以通过在土坝内部设置防渗帷幕，改善土坝结构中的渗透路径，从而降低水分渗透的可能性。
定期的监测与维护也是控制土坝渗流问题的重要措施。
定期对土坝进行监测，及时发现渗流问题，并采取相应的维护措施，对土坝的稳定性起着重要的保障作用。
比如可以利用地下水位监测技术，实时监测土坝内部的水位情况，及时发现渗流问题。
定期对土坝进行巡视和检查，保证土坝的结构完整性和稳定性。
土坝的渗流问题在其使用过程中往往会受到重视，针对渗流问题采取相应的控制措施是确保土坝安全稳定运行的关键。
通过合理的材料选择、排水系统设计、土坝结构加固，定期的监测与维护等一系列措施，可以有效控制渗流问题，保证土坝的安全稳定性。
土坝的渗流问题及其控制措施分析
土坝的渗流问题及其控制措施分析土坝是一种由土石料打筑而成的坝体，它是水利工程中常见的一种坝型。
土坝在防洪、蓄水和灌溉等方面具有重要作用，然而在长期的使用中，土坝也存在着一些问题，渗流问题是比较常见的一个。
土坝的渗流问题指的是水在土坝内部的土体中发生渗透现象。
土坝内部的水分通过土体的渗透作用，会在土坝内部形成渗流通道，严重的情况下甚至导致土坝的破坏。
对土坝的渗流问题进行分析并采取有效的控制措施具有重要的意义。
土坝的渗流问题主要有以下几个方面的原因：土坝材料的渗透性和抗渗性差是导致渗流问题的重要原因。
土坝通常由粗糙、多孔的土石料组成，这种土材料本身的渗透性较强，且在水分浸润下容易产生松弛和沉降，对水的渗透性和抗渗性差，容易形成渗漏通道。
土坝在长期使用过程中，由于膨胀-收缩和冻融作用等因素的影响，土坝的土体容易发生裂缝和疏松化，使得土坝内部的水分渗透性增加，导致渗流问题的发生。
土坝施工时的工艺、材料选用等因素也会影响土坝的抗渗性能，如果施工不当或者材料质量不合格，都会导致土坝出现渗流问题。
针对土坝的渗流问题，可以采取以下一些控制措施来加以处理：进行土体的改良处理。
通过土壤改良工程，可以提高土壤的密实度和抗渗性，减少土壤的渗透性，进而控制土坝的渗流问题。
常用的土体改良方法包括加入固结材料、加入粘土或石灰等改良材料、进行振实等工艺。
采用合适的防渗材料进行覆盖处理。
在土坝表面、坝体内部或坝底等位置，铺设防渗材料，形成防渗屏障，能够有效地减少土坝的渗流问题。
常见的防渗材料包括高分子防渗膜、塑料板、土工布等。
及时进行坝面及坝体的修补和加固。
定期检查土坝的表面和内部，发现裂缝和渗漏部位，及时进行修补和加固，能够有效地控制土坝的渗流问题。
修补和加固的方法包括填充、注浆、封堵等。
加强对土坝的监测和管理。
定期进行水文和渗流监测，及时发现土坝的渗流问题，采取针对性的控制措施。
加强对土坝的管理，严格执行防渗控制措施，确保土坝的安全稳定运行。
土石坝渗流分析
20.03.2020
2
渗流计算内容： 确定坝体浸润线及下游出逸点的位置，绘制坝体及 坝基内的等势线分布图或流网图； 确定坝体与坝基的渗流量； 确定坝体出逸段与下游坝基表面的出逸坡降，以及 不同土层间的渗透比降； 确定库水位降落时上游坝坡内的浸润线位置或孔隙 压力； 确定坝肩的等势线、渗流量或渗透比降。
11
抛物线通过E(x=0,y=H1),代入可得
L H12 he2 2he
he L2H12 L
代入流量公式，可得单宽流量：
q k(H12 He2) 2L
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③下游棱体排水
当下游无水时和褥垫式相同，下游有水时，可将下游水
面以上部分按照无水情况处理。
he L2(H1t)2L
qk[H12het2]
q1kc2H 1 s2 ih n2 kcH 1hT q2kh22－ L1t2 L k T0 h.4 tT 4T
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公式计算时，可作如下简化： 渗透系数相差5倍以内的相邻薄土层可视为一层，采 用加权平均渗透系数； 双层结构坝基，如下卧土层较厚，且渗透系数小于 上覆土层渗透系数的1/100，可将下层视为相对不透水 层； 当透水层坝基深度大于建筑物不透水层底部长度的 1.5倍以上时，可按无限深透水层情况估算。
对1、2级坝和高坝应采用数值法计算确定渗流场各因素， 其它可采用公式计算。
岸边的绕坝渗流和高山峡谷的高土石坝应按叁维渗流用 数值法计算。
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土石坝的渗流为无压渗流，有浸润面，可视为稳定层
流，满足达西定律，简化为平面问题。水位急降时产生不
稳定流，需考虑浸润面随时间变化对坝坡稳定的影响。
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土坝的渗流问题及其控制措施分析
土坝的渗流问题及其控制措施分析土坝是一种常见的水利工程建筑物，用于阻挡河流或溪流，形成水库或水坝。
土坝在长期使用过程中会面临渗流问题，渗漏会对土坝的稳定性和安全性造成影响。
对土坝的渗流问题进行分析并采取相应的控制措施十分重要。
一、土坝渗流问题分析土坝的渗流问题主要源于土坝的渗流途径和渗流压力。
土坝的渗流途径主要有土层内渗流和土层下渗流两种形式。
土层内渗流是指水分通过土坝土体内的孔隙和裂隙向下渗漏，而土层下渗流是指水分通过土坝下部土壤向下渗漏。
土坝的渗流压力也是导致渗流问题的重要因素。
当土坝顶部的水压超过土壤的持水能力时，就会导致渗漏现象。
土坝的渗流问题会对土坝的安全性和稳定性造成严重影响。
一方面，渗流会导致土坝土体的流失和沉降，进而影响土坝的稳定性。
渗流还会导致土坝底部土体的冲蚀，降低土坝的承载能力，甚至引发土坝坍塌，造成严重的灾害。
针对土坝的渗流问题，可以采取一系列的控制措施来进行防治，主要包括加固土坝体、排水降渍和防渗结构等方面。
加固土坝体是解决土坝渗流问题的关键措施之一。
可以通过增加土坝的厚度、加装防渗帷幕、改善土壤的密实度等方式来加固土坝体，从而降低土壤的渗透性，减少渗流量。
还可以在土坝中设置排水孔隙或排水管道，将渗流水快速排除，从而减小渗流压力，降低渗流量。
排水降渍是另一个重要的渗流控制措施。
通过对土坝周围进行排水降渍处理，将周围地区的地下水位降低，减小土坝的下渗压力，从而减少土坝的渗流量。
防渗结构的建设也是一种有效控制土坝渗流的措施。
可以通过在土坝上部设置防渗帷幕、防渗墙或防渗板等结构，将渗流水隔离在土坝外，从而减小渗流压力，降低渗流量。
土坝的渗流问题是一个十分严重的问题，需要引起足够的重视。
采取合理的控制措施来对土坝的渗流问题进行防治，不仅有利于土坝的稳定性和安全性，也有利于水利工程的长期运行和使用。
相关部门和工程技术人员应该加强对土坝渗流问题的研究和应对，共同努力，确保土坝的安全和稳定。
土坝的渗流问题及其控制措施分析
土坝的渗流问题及其控制措施分析土坝渗流问题是指由于土坝自身的渗透性能不佳、地基渗透系数较大以及降雨等因素导致的水流通过土坝体而导致土坝中含水量增加、坝体稳定性下降的问题。
土坝渗流问题的主要影响因素有以下几点：1. 土坝土壤的渗透性能：土壤的渗透性能是衡量土壤抗渗性能的关键指标，直接影响水分在土体中的流动速率和渗流路径。
土壤渗透性能差，容易导致渗流问题的发生。
2. 土坝地基的渗透系数：地基的渗透系数是土坝渗流问题的重要因素之一。
地基渗透系数大，意味着地基土体容易渗透并向土坝渗流，增加了土坝渗流量。
3. 降雨量和降雨集中度：降雨是导致土坝渗流问题的主要外部因素之一，降雨量的大小和降雨集中度的高低直接影响着土坝表面径流和渗流的产生。
4. 土坝表面排水措施：合理的排水措施能够有效地减少土坝表面暴雨径流的产生，减缓土壤的渗透速度，从而降低渗流量。
对于土坝渗流问题的控制措施可以从以下几个方面着手：1. 土坝的防渗处理：可以采用加大土坝边坡的坡度、采用边坡防渗带、设置防渗墙或者进行渗透性能改良等措施来提高土坝本身的抗渗能力，减少渗流问题的发生。
2. 地基的处理：可以采用加固地基、地基防渗措施，如土石堆筑、地坪覆盖等方式，减少地基渗流问题对土坝的影响。
3. 排水系统的建设：可以在土坝内部设置排水管网，及时排除土坝内部的积水，减少土壤含水量的增加，降低渗流问题的发生。
4. 合理的抗渗措施：在土坝设计和建设过程中要充分考虑抗渗性能，采取合理的抗渗措施，如采用高强度土体、防渗材料等，提高土坝的抗渗能力。
土坝渗流问题是一项复杂的工程问题，需要综合考虑土壤渗透性能、地基渗透系数、降雨量和排水措施等因素。
通过加强土坝的防渗处理、加固地基、建设排水系统以及采取合理的抗渗措施等措施，可以有效地减少土坝渗流问题的发生，保障土坝的稳定和安全。
第三节-土石坝的渗流分析
第三节 土石坝的渗流分析一、渗流分析的目的1) 确定浸润线的位置； 2) 确定坝体和坝基的渗流量； 3) 确定渗流逸出区的渗透坡降。
二、渗流分析方法常用的渗流分析方法：流体力学方法、水力学方法、流网法和试验法。
三、水力学方法水力学方法基本假定: 均质, 层流, 稳定渐变流。
1）渗流计算的基本公式图4－19表示一不透水地基上的矩形土体，土体渗透系数为k ，应用达西定律和假定，全断面内的平均流速v 等于：dxdykv -= （4-8） 设单宽渗流量为q ，则：dx dykyvy q -== （4-9）将上式分离变量后，从上游面（x=0，y=H 1）至下游面（x=L ，y=H 2）积分，得：L kqH H 22221=- 即： LH H k q 2)(2221-= （4-10）若将式（5-9）积分限改为：x 由0至x ，y 由H 1至y ，则得浸润线方程：xy H k q 2)(221-=即： x kqH y 221-= （4-11） 2）水力学法渗流计算用水力学法进行土坝渗流分析时，关键是掌握两点：一是分段，根据筑坝材料、坝体结构及渗流特征，把复杂的土坝形状通过分段，划分为几段简单的形状。
二是连续，渗流经上游面渗入、下游面渗出，通过坝体各段渗流量相等。
以此建立各段渗流之间的联系。
一、不透水地基上土坝的渗流计算 （一）均质土坝的渗流计算1．下游有水而无排水设备或有贴坡排水的情况如图4－20所示，可将土石坝剖面分为三段，即：上游三角形段AMF 、中间段AFB″B′以及下游三角形B″B′N。
根据流体力学原理和电模拟试验结果，可将上游三角形段AMF 用宽度为△L 的矩形来代替，这一矩形EAFO 和三角形AMF 渗过同样的流量q ，消耗同样的水头。
△L 值可用下式计算： 11121H m m L +=∆ （4-12）式中：m 1为上游边坡系数，如为变坡可采用平均值。
于是可将上游三角形和中间段合成一段EO B″B′,根据式(4-10），可求出通过坝身段的渗流量为：L H a H k q '+-=2])([220211 （4-13）式中：a 0 为浸润线逸出点距离下游水面的高度；H 2 为下游水深；L '为EO B″B′的底宽，见图5-20。
土石坝渗流分析范文
土石坝渗流分析范文土石坝是一种以土石材料为主要构建材料的坝体结构。
在水库工程中，土石坝是常见且重要的一种坝型。
为了确保土石坝的安全运行，需要对其渗流特性进行研究和分析。
本文将介绍土石坝的渗流分析方法和关键因素，并提出一些改进建议。
渗流是流体通过孔隙介质的过程，土石坝的渗流问题是指水从坝底或坝体渗透、穿透到坝体下游的行为。
对这种渗流行为进行分析，可以帮助我们了解土石坝内部水流的路径、速度和压力变化等重要参数，从而为工程设计提供依据。
需要注意的是，土石坝的渗流行为与坝体的材料性质、坝体结构、坝中水流条件以及渗透压力等多个因素有关。
因此，在进行渗流分析时需要考虑以下几个关键因素：1.材料性质：土石坝的渗透性主要取决于其材料的孔隙性质和渗透系数。
通常情况下，通过实验测定的材料渗透系数可用于渗流模型分析。
2.坝体结构：土石坝的结构类型可以分为心墙坝、重力坝和填料坝等。
不同结构类型的渗流行为有所不同。
在渗流分析中需要对坝体结构进行合理的几何划分和边界条件设定。
3.坝中水流条件：坝中水流条件是指坝体内部的水流强度和流动路径。
一般来说，坝底渗流和坝体侧面渗流是土石坝内渗流的两个重要方面。
基于以上关键因素，我们可以采用一些常见的渗流分析方法进行土石坝的渗流分析。
其中，渗流模型和数值模拟是两种常用的方法。
渗流模型是一种基于物理实验的方法，通过构建一个与土石坝实际情况相似的实验模型，来观察和分析渗流行为。
这种方法可以控制实验条件、减小模型尺寸和保持模型的相似比，从而提供直观的渗流过程和参数变化。
但是，渗流模型方法的缺点是成本较高且实验周期较长。
数值模拟方法是一种基于计算机软件的数值计算方法，通过建立数值模型和模拟土石坝渗流过程来研究和分析渗流行为。
这种方法可以模拟复杂的物理现象，通过不同的数值模型和参数设定，准确的预测渗流过程和关键参数变化。
这种方法的优点是计算速度快且成本低廉，可以方便地进行不同条件下的敏感性分析和优化设计。
土石坝渗流分析
4.渗透变形的防止措施 防止渗透变形的工程措施集中体现为降低渗透坡 降及增加渗流出口处土体抵抗渗透变形的能力。 设置水平或垂直的防渗体，降低渗透坡降。 设置排水沟或减压井，降低下游渗流出口处的渗压。 设反滤层或加盖重
2 2
1、不透水地基上土石坝的渗流计算
斜墙坝的渗流计算
dξ
dz y
A
H1 M
ke he L
2 2 2
k
B x
H1 h e z 0 q Ke 通过斜墙的渗流量为： 2 sin
2
he H 2 通过下游坝壳的渗流量为： q k 2L
2
联立心墙段和下游段求解q及he 浸润线方程： 2qx k(he y )
1、不透水地基上土石坝的渗流计算
均质坝的渗流计算
下游无排水设施
y
E
A dx dy B’
m1 H 1 L 2m1 1
H1
a0
H2 x
M
o △L
L
B” N
坝身段：
dy u k J k dx
dy q k y dx
qdx kydy
分别对x和y积分，即从EO断面到任意断面有： k x y 2 2 qx H y 1 0 qdx H kydy 2
42d 3 J cr k 3 n
2.流土
在渗流的作用下，土从坝体或坝基表面被掀起浮动的现象 流土多发生在粘性土和较均匀的非粘性土体渗流出口处。 发生流土的临界坡降
J cr (Gs 1)(1 n)
容许渗透坡降
3.接触冲刷
J cr [J ] K
当渗流沿两种不同的土层接触面流动时，沿层 面夹带细小颗粒流失的现象，一般发生在两层 级配不同的土料中。
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土坝的渗流问题分析土坝的渗流问题分析及其控制措施和监测技术前言：渗透破坏是土石坝坝体的常见病害,设计一套可靠的渗流监测系统是保证土石坝坝体安全运行的必备措施。
土石坝浸润线位置的高低是影响坝体渗透稳定和抗滑稳定的最重要的因素之一。
对于土石坝渗透水溢出点的渗透坡降较陡时,坝坡就会发生流土、管涌,甚至滑坡、垮坝。
科学地对土石坝进行渗透监测,为水库安全运行、坝体安全稳定提供科学依据。
摘要: 土坝破坏来源于水和其它外力的侵袭以及土体强度的不足,其中渗流产生的坝体破坏占有较大比例,且造成的后果极为严重。
通过土石坝产生渗流破坏的现象分析,掌握其发展规律,利用地质勘探合理确定的边界条件,有针对性地选择土石坝的渗流控制设计方案。
关键词:土坝渗流破坏基本内容控制措施渗流问题的重要性防渗加固渗透破坏渗流监测渗流监测布设技术在水利工程中,地表水的冲刷破坏常会引人注意,也比较容易发现和挽救，而地下水的冲刷目不能见,常被忽视,有时问题一经发现,会立即导致工程的破坏,难以补救。
因此，一般水利工程受地下水渗流冲刷破坏者常比地表水冲刷破坏者为多,而堤坝渗流的问题更为严重。
据米德布鲁克斯调查统计美国206座破坏的土坝中,由于渗漏管涌破坏者占39%,由于漫顶破坏者占27%,由于滑动及沉陷裂缝者占18%,由于反滤料流失、块石护坡下没有滤层、坝端处理不好、波浪和地震等原因破坏者占17%,由此可见渗流破坏作用的严重性。
我国在20世纪90年代初的统计资料,全国存在渗漏问题比较严重的大型水库有132座,遍及各省,其中土石坝渗漏的就有106座,约占80%。
1.土坝的渗流破坏土石坝破坏来源于水和其它外力的侵袭以及土体强度的不足。
原因不同,发生的现象也有不同，除去坝端三向浇渗破坏和漫顶溢流垮坝者外,从土坝剖面上看，问题主要如图1：图1所示几种状况,并且分别说明如下:①图a是砂层地基的承压水顶穿表层弱透水粉质壤土或淤泥的薄弱环节,发生局部集中渗流形成流土泉涌现象,并继而向地基的上游发展成连通的管道。
此时如果大管涌道失去拱的作用,堤坝即裂缝下沉而破坏,严重者还会在临水侧坝脚附近引起水流旋涡。
对于土坝上游黏土铺盖的裂缝失效以及河堤临水侧的河水淘刷等不利因素,均能加速破坏。
②图b是背水坡脚大面积发生小泉涌的砂土沸现象,使坡脚软化或受浮力后失去支承力而引起大滑坡,如图1所示的大圆弧所示。
发生砂沸软化的来水可能是砂基的承压水,也可能是沿弱透水覆盖层上面较透水薄层粉土渗过来的表层水。
③图c是由于堤坝本身或地基的渗流,外部出口处的管涌开始逐渐将细粒带走,直至坡面破坏。
如图所示,浸润线出渗点处的土粒首先被冲蚀沿坡面向下移动堆积于坡脚,逐渐在坡面形成局部凹陷和小沟;或者沿坝底接触面、坝体内的较透水薄层以及沿输水管外壁接触面形成集中渗流通道造成冲蚀破坏。
④图d是由于库水位骤降时孔隙水压力而发生滑坡,多在下降水位的附近坍滑。
如果临水侧受河水淘刷,就更容易造成滑坡。
图1土坝坝坡破坏示意图2.渗流分析方法土石坝的渗流是一个比较复杂的空间问题,但在工程设计中常将其简化为平面问题处理。
土石坝渗流计算方法主要有解析法、手绘流网法、实验法和数值法等。
解析法分流体力学法和水力学法,前者立论严谨,但只能用于某些边界条件较为简单的情况。
水力学法计算简易,精度可满足工程要求,得到了广泛的应用。
手绘法是一种简单易行的方法,能够求渗流场内任一点渗流要素,并具有一定的精度,但在渗流场内具有不同土质,且其渗透系数差别较大的情况下较难应用。
遇到复杂地基或多种土质坝,可用电模拟实验法,它能解决三向问题,但需一定设备,且费时较长。
近年来数值法在土石坝渗流分析中得到了广泛应用。
此种方法可以计算不稳定渗流和较复杂的渗流问题。
3.渗流控制基本内容渗流问题的外观主要是建筑物及其地基与侧岸的破坏和漏水,重点是土的渗透破坏或渗透变形,而引起破坏的内在因素则是渗流水的作用。
因此需要通过试验计算或探测来查明渗流场的分布,或者结合不同建筑物类型和发生渗流问题的部位,着重探明下列的水力因素: 3.1渗流水头线对于坝基的有压渗流,需要知道建筑物地下轮廓线的水头分布或浮托力,以便核算土坝的稳定性;确定下游出口处截墙或板桩下端的水头,核算出口处该深度地基土是否有发生局部流土的危险。
对于土坝岸堤无压渗流,则应知道浸润线位置和坝体内的渗流压力分布,以便核算坝坡的稳定;利用土坝下游排水设备降低浸润线使其离开下游坝坡有足够的距离,防止冰冻;确定坝基防渗铺盖和斜墙或心墙的沿程水头损失,用以核算设计适宜的长度和厚度。
为了防止水库下游和堤防背水坡土地的盐碱化,还应核算下游农田地下水位升高的位置。
3.2渗流坡降由上述的水头分布,很容易得出渗流坡降或流速以及渗透力,首先应该考虑最大渗流坡降,检验是否会发生内部管涌影响地基的稳定;对于粗细粒两层土交界面以及和闸坝基底接触面上,为避免接触渗流冲刷或细粒的流失,还应知道接触面的渗流坡降或流速;自然,穿过黏土防渗铺盖或斜墙、心墙、截墙等构件的渗流坡降也应求出,以便核算这些构件的抗渗强度是否满足。
有时还得确定坝体内的渗透力,以便核算坝坡稳定性。
3.3渗流量计算下游排水设备的渗流量,作为核算排水设施尺寸的参考。
有时需要知道穿过透水地基和坝的渗流量以便估计水库的漏水损失或施工基坑排水设备容量。
控制渗流量,使漏水量最小;但在最大经济效益的原则下,也允许增大渗流量。
4.防渗加固措施渗流控制方案的选择,依赖于工程地质和水文地质条件,针对不同地质条件采用相对的控制措施。
透水层不深小于10~15m时,宜采用垂直防渗。
透水层很深大于10~15m时,当漏水量不重要可以用水平防渗。
较深的强透水砂砾石地基,而且防止水库漏水要求较高时,可在坝基进行灌浆防渗或垂直防渗墙;如果灌浆帷幕抗渗强度或防漏程度不够,也可采用与上游铺盖相结合的防渗措施。
双层地基应尽量利用和整修上游的天然覆盖层,如果深河槽局部覆盖层已被冲刷,尚应以人工铺盖填补足够长度。
下粗上细的冲积层,在透水性显著加大时,下游排水设备也宜设置竖井,竖井通至强透水的下层。
土石坝防渗加固措施一般分为垂直防渗与水平防渗两大类措施。
垂直防渗是加固工程中十分常见的防渗处理措施。
对于透水地基,垂直防渗与水平防渗措施相比,截流效果更显著。
下面重点介绍几种常用的垂直防渗措施。
4.1 混凝土防渗墙混凝土防渗墙是利用专门的造槽机械设备营造槽孔,用导管在槽孔中浇筑混凝土,形成一道连续的防渗墙体。
混凝土防渗墙墙体材料有普通混凝土、粘土混凝土和塑性混凝土等。
成槽方法有多种,常用的有钻劈法、钻抓法及铣削法等。
混凝土防渗墙施工工艺属置换式防渗墙,即先造槽,再浇筑混凝土,墙体性能好,质量可靠;地层适用性广,无论是砂土、砂壤土、砂砾石层和砂卵石层均可以造槽成墙。
但施工速度较慢,造价较高,废浆液排放量大,易造成环境污染。
4.2 薄壁混凝土防渗墙4.2.1射水法薄壁防渗墙射水法是利用水泵及成型射流的冲击力破坏土层结构,水土混合回流溢出地面,同时利用卷扬机操纵特制的成型器具不断上下冲动,进一步破坏土层,切割修整孔壁,形成有规则的槽孔,随后浇筑混凝土或塑性混凝土,或灌注各种柔性砂浆、铺设防渗土工膜,形成一个完整的防渗墙。
适用于砂性土、淤泥质土、粘性土、粉土,并能穿过砂卵石层,成墙深度可达30m。
成墙宽度22~45c m。
由于该工法简单,设备搬运灵活,地层适应性广,施工成本在射水、液压抓斗和拉槽3种工法中最低,一次性投资较小,因而,在防渗墙施工中得到广泛应用。
4.2.2 薄型液压抓斗薄壁防渗墙薄型液压抓斗防渗墙采用分序抓取法,抓取时采用泥浆固壁,浇筑采用泥浆下直升导管法。
液压抓斗适用于软土、砂砾土和强风化岩地层,满斗率较高,效率高,其运行费用低,配有测斜纠偏装置,能够保证槽孔的垂直度符合规范要求,成墙质量有保证,但一次性投入较大,施工成本较高。
4.2.3 拉槽法防渗墙拉槽法是采用拉槽机进行连续拉槽造孔,分段隔离浇筑成墙的一种施工方法。
拉槽法适用于淤泥质土、砂性土、松散的粘性土以及直径<10c m的砂卵石层中成墙,最大成墙深度达25m。
拉槽法防渗材料水下浇筑可采用3~4管浇筑,一次浇筑槽段长度可达12m以上。
成墙墙体连续性好,施工工效高。
4.3 深层搅拌连续墙深层搅拌连续墙是通过深层搅拌机将水泥浆喷入坝体并搅拌均匀,经过一系列水化离子交换与硬化等反应,形成多桩搭接且有一定强度和抗渗能力的防渗墙。
深层搅拌桩机有单头和多头之分,多头小直径桩机工效较高,一次成墙长度较长,而且一次成墙的桩之间不会出现底部分叉现象,提高了墙体的连续性和完整性。
深层搅拌法水泥土防渗墙主要适用于在砂类土、淤泥质土以及承载力,150kPa的粘性土和粉土,成墙深度<20m。
成墙质量可靠,如墙厚、墙段连接、墙体均匀性及各项性能指标均能满足设计要求，工效高、工期短，利用原土注入水泥可就地搅拌,施工造价较低,对环境污染轻。
4.4 高压喷射灌浆防渗墙高压喷射灌浆就是利用钻机造孔,然后把带有喷头的灌浆管下至土层的预定位置,用高压设备把压力为20~30MPa左右的高压射流从喷嘴中喷射出来,用该射流冲击和破坏地层土体,并与灌入浆液掺混,在土体中形成固结体。
喷浆方法有为定喷、摆喷和旋喷。
高压喷射灌浆防渗适用于软弱土层砂类土以及砂卵石地层。
施工质量可靠,浆液的浓度、凝结体的强度及渗透性等可根据地层特点,加以控制和调整;可灌性好,其可灌性和影响范围超过了一般的注浆效果;施工简便,施工时只需钻小孔(如孔径110mm),即可获得较大的凝结体和较厚的板墙。
4.5 垂直铺塑防渗垂直铺塑防渗是利用开槽铺塑机,在坝体或坝基内开出一定深度的连续沟槽,并同步在沟槽内铺设塑膜和填以设计要求的回填料。
经过填料的析水固结后,形成以塑膜为主要幕体材料的复合防渗帷幕。
具有无接缝、整体连续性好、防渗效果显著、适应变形能力强等优点。
4.6 冲抓套井防渗冲抓套井回填粘土防渗墙是利用冲抓式打井机具,主要在土坝或堤防渗漏范围造井,用粘性土料分层回填夯实,形成一连续的套接粘土防渗墙,截断渗流通道,同时在夯锤夯击回填粘土时,对井壁的土层产生挤压,使其周围土体密实,以提高坝体质量,从而起到防渗和加固的目的。
主要机械设备为冲抓机,配有抓瓣式钻头和马蹄式夯锤。
冲抓套井防渗施工机械设备简单,对施工场地无特殊要求;防渗效果好,套孔回填的粘土经过夯实后,干密度增大,渗透系数减小;可就地取材,充分利用当地的粘性土料,工程成本低;当工期紧时,增加机械设备,多开工作面,可以大大缩短工期;对于坝体局部漏水和坝坡湿润处理迅速,可以收到立竿见影的效果。
4.7 振动沉模防渗振动防渗墙技术是利用强力振动原理将空腹模板沉入土中,向空腹内注满浆液,边振动边拔模,浆液留于槽孔中形成单块板墙,将单板连接起来,即形成连续的防渗墙帷幕。