浅析土石坝渗流安全与加固措施(通用版)
水库土石坝防渗加固措施探讨

水库土石坝防渗加固措施探讨摘要:在国民经济的稳步发展的21世纪,人民的生活得到了改善,水利大坝工程也得到了发展。
但是我国大多数已建的水利工程大坝都主要采用土石坝。
大坝的质量安全直接影响着整个水利工程的发电、防洪、供水等效益。
但是现阶段,我国上个世纪所修建的土石坝在已经出现了渗漏的问题,对大坝的稳定性造成了影响,降低了整个水利工程的安全性。
近年来随着经济的快速发展,我国的科技水平也在不断提升,土石坝防渗技术也有了新的发展,本文就对水利工程土坝防渗加固技术进行研究,指出了土石坝渗漏原因,然后分析了相应的防渗加固技术。
关键词:防渗加固;土坝;水利工程1引言在水利工程中,大坝在储水、防洪等方面有着重大贡献。
然而,由于受外界地质构造变化和其他因素的影响,大坝完工后可能出现渗透、沉降、扩展等变形现象。
如果不能及时发现大坝变形会严重威胁大坝的安全运行的,甚至会引发水坝垮塌灾害事故。
我们需要对水库大坝进行防渗加固,建立大坝的维护机制。
大坝防渗加固的目的是及时修复大坝渗漏和不稳定的部分,以保证水利工程的正常运行。
2现阶段水库土石坝出现渗漏的原因如果在水库蓄满水的状态之下,水通过土坝两侧堤岸渗透出来,这就是绕坝渗漏,水流主要通过沿坝面或坝肩渗透入附近的泥土中,然后流入下游。
这样会导致,大坝下沉的幅度越来越大,大坝的背面容易出现潮湿现象和小水流。
当情况严重时,由于边坡软化,形成漏水管道,导致山体滑坡或坍塌的出现,进而威胁整个水库和大坝的安全。
而导致这种现象出现的原因有下列因素:2.1大坝两侧的地质条件薄弱。
在土石坝的建设中,对大坝两侧土体的分析不够准确,完工后往往出现水体浸润高于原先所设计的位置。
继而导致了水从下游的山坡中通过渗漏的方式流出,影响整个大坝的稳定性。
这种漏水问题往往出现在地层破碎区、透水性强的风化层、碎石层和含石土层。
2.3水利工程设计不合理。
在水利工程的建造过程中,没有结合当地的实际情况设置合理的土石坝下截水槽,所以无法完成标准的地基处理工作,进而在土方施工过程中出现了渗漏通道。
浅析土质堤坝渗流安全及技术维护措施

浅析土质堤坝渗流安全及技术维护措施作者:张绪梅来源:《城市建设理论研究》2012年第31期摘要:水利工程堤坝渗流的破坏问题一般都具有一定隐蔽性,尤其是土质堤坝。
由于土质堤坝坝体和坝基的透渗水性,渗流安全问题甚为严重。
土质堤坝渗流安全及相关技术维护是我国水利堤坝工程目前所面临的一大研究课题,本文主要对土质堤坝渗流安全及技术维护措施展开探讨与研究。
关键词:水利工程;土质堤坝;渗流安全Abstract: Water conservancy project dam seepage failure problems generally has some hidden, especially soil dam. Because the soil dam body and foundation of the penetration seepage, seepage safety problem is very serious. Soil dam seepage safety and technical maintenance a major research subject of China's water conservancy dam project is currently facing, this paper focuses on the soil dam seepage safety and technical maintenance measure is discussed.Key words: hydraulic engineering; soil dam; seepage safety中图分类号:TV223.4 文献标识码:A 文章编号:土质堤坝渗漏一般是指库内水体向如库盆、堤防保护区等围护区以外渗流从而产生水体漏失的问题。
如果水体漏失量大则明显对水库的运营效益造成损失,降低了软弱结构面的强度,同时使得一些土体或断裂段充填物产生渗透变形,并造成相邻坝基的荷载剧增,下游水位抬升,周边建筑物地基受到浸泡导致失稳,或又引起坝肩、坝体滑坡等环境地质安全问题。
土石坝滑坡的原因及预防防护措施和加固措施

土石坝滑坡的原因及预防防护措施和加固措施一、土石坝滑坡的原因土石坝滑坡是指土石坝坝体发生变形或破坏后,土石体沿坝面或坝底滑动的现象。
土石坝滑坡的原因主要有以下几点:1.1 自然因素•地震:地震是引发土石坝滑坡的重要因素之一。
地震会引起土石体震动和地下水压力的变化,进而导致土石坝的破坏和滑坡。
•断层活动:断层的活动会导致土石坝岩体的应力分布失稳,从而引发土石坝滑坡。
1.2 工程因素•施工质量:土石坝滑坡的发生与施工质量密切相关。
如施工过程中土体的均匀性、坝体的坍塌等问题,都可能导致土石坝滑坡。
•设计不合理:土石坝的设计参数如不当选用坝基土和坝体结构的材料,也会影响土石坝的稳定性,进而引发滑坡。
1.3 外界因素•水位上升:水位上升是引发土石坝滑坡的主要因素之一。
当坝前水位上升到一定程度时,会对土石坝施加水压力,进而导致其滑坡。
•水文变化:水文条件的变化,如降雨、融雪等,都可能影响土石坝的稳定性,从而引发滑坡。
二、土石坝滑坡的预防防护措施为了预防土石坝滑坡的发生,可采取以下预防防护措施:2.1 加密监测系统建立土石坝的监测系统,通过监测坝体的位移、应力、应变等参数,及时了解坝体的变形情况。
如发现异常变化,可及时采取相应的处理措施。
2.2 强化坝基处理在施工前,对土石坝的坝基进行强化处理,包括清除坝基的松软土层、加固基岩等。
同时,对坝基进行千斤顶试验,保证坝基的稳定性。
2.3 加固坝体结构采取加固措施,对坝体结构进行加强。
可采用灌浆、加固钢筋等手段,提高坝体的稳定性和抗滑坡能力。
2.4 控制坝前水位合理控制坝前水位,避免坝前水位过高导致土石坝滑坡。
可通过调整下泄流量、引导洪水等方式,控制坝前水位在安全范围内。
三、土石坝滑坡的加固措施当土石坝出现滑坡现象时,需要采取相应的加固措施,以确保坝体的稳定性。
3.1 加固坝基对滑坡部位的坝基进行加固处理,包括清除松软土层、加固基岩等。
同时,采用灌浆、加固钢筋等手段,提高坝基的稳定性。
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。
中小型水库土石坝管理及加固、防渗管理措施

中小型水库土石坝管理及加固、防渗管理措施众所周知,水库作为重要的水利工程设施,不仅能够解决群众用水需求和农业灌溉用水以及畜牧养殖用水需求,同时也能起到很好的防汛抗洪效果,保障下游群众生命财产安全。
目前,全国各地有大量的水库分布,绝大多数为中小型水库,但是,这些中小型水库大多为土石坝,加上管护资金不足、管理失当等原因,经常存在渗漏的问题,因此,有必要加强水库土石坝管理,及时采取防渗加固措施,保障水库安全。
鉴于此,文章将从中小型水库土石坝管理着手,就如何加强中小型水库土石坝防渗加固提出相应的措施。
标签:中小型水库;土石坝;管理;防渗加固1 中小型水库土石坝管理1.1 水库土石坝的安全管理土石坝的安全管理工作是否到位,直接关系到下游群众的生命财产安全能否得到切实保障,所以,我们必须重视并不断加强土石坝的安全管理工作,除了要防止自然性因素对土石坝的破坏外,还应努力防止土石坝遭到人为的损坏或恶意破坏。
如果土石坝处于重要位置,不允许任何行为随意在坝顶逗留,尤其是防汛期间,还应安排专人负责值班巡视,要时刻保持高度警惕,防止土石坝遭到人为破坏。
要做到坝、路相分离,不允许将土石坝当做公路、牛、车道使用,不仅便于土石坝的管理与养护,同时对于安全保卫也是大有裨益的。
倘若土石坝临近居民区,则应修筑围墙或者栅栏,以免牲畜上坝对坝坡或护坡造成严重毁坏。
1.2 坝面的日常管护维修在对坝面进行日常维护时,首先,应当经常性的对坝顶砂石路面进行维护,同时,要确保坝顶防浪墙的完整性,并加强对上游坝坡砌石或者混凝土板的检查工作。
通常,对块石护坡进行修补时,往往存在多种方法,如翻砌、框格填石护坡或者利用混凝土或砂浆进行灌缝处理。
同时,还要加强对粘土斜墙或者粘土铺盖坝的上游面或铺盖的养护和管理,并注意对下游土石坝的草皮护坡的养护工作,对于坝坡上堆放石料或者其他类型的重物的行为,务必要做到令行禁止。
1.3 排水设施的维修养护在对排水设施进行维修养护时,一是要结合坝体实际情况,在坝顶、坝坡、坝址附近区域设置集水、排水沟或者截水设施,防止坝面受到雨水或洪水冲刷。
土石坝渗漏的处理.

水利工程管理技术
土石坝渗漏的处理
(二)坝身渗漏的处理方法 坝身渗漏的处理,应按照“上堵下排”的原则,针对渗漏的原因,结合具体情 况,采取以下不同的处理措施。 1.斜墙法 斜墙法即在上游坝坡补做或加固原有防渗斜墙,堵截渗流,防止坝身渗漏。此 法适用于大坝施工质量差,造成了严重管涌、管涌塌坑、斜墙被击穿、浸润线 及其逸出点抬高、坝身普遍漏水等情况。具体按照所用材料的不同,分为粘土 斜墙、沥青混凝土斜墙及土工膜防渗斜墙。 1)粘土防渗斜墙。修筑粘土斜墙时,一般应放空水库,揭开护坡,铲去表土, 再挖松10~15cm,并清除坝身含水量过大的土体,然后填筑与原斜墙相同的 粘土,分层夯实,使新旧土层结合良好。斜墙底部应修筑截水槽,深入坝基至 相对不透水层。如果坝身渗漏不太严重,且主要是施工质量较差引起的,则不 必另做新斜墙,只需降低水位,使渗漏部分全部露出水面,将原坝上游土料翻 筑夯实即可。
水利工程管理技术
土石坝渗漏的处理
2)灌浆孔的布置。劈裂灌浆沿坝轴线单排布孔,第一序孔间距约为坝高的 2/3,分2~3道孔序,一般30~40m高的坝最终孔距以10m为宜。另外还 应具体将坝体分段,区别对待。因大坝岸坡段和曲线段的小主应力面偏离 坝轴线,故在岸坡段应缩小孔距,减小灌浆压力和每次灌注量,使防渗帷 幕通过岸坡段。在曲线段应沿坝轴线不分序钻孔,间距3~5m,反复轮灌, 形成连续的防渗帷幕。 3)灌浆施工。劈裂式灌浆多采用全孔灌注法。全孔灌注法分孔口注浆和孔底 注浆两种。实践证明,孔底注浆法在施加较大压力和灌入较多浆料的情况 下,外部变形缓慢,容易控制,能基本实现“内劈外不劈”。 5.导渗法 上面几种均为坝身渗漏的“上堵”措施,目的是截流减渗,而导渗则为“下 排”措施。主要针对已经进入坝体的渗水,通过改善和加强坝体排渗能力, 使渗水在不致引起渗透破坏的条件下,安全通畅地排出坝外。按具体不同 情况,可采用以下几种形式。
土石坝防渗加固处理措施分析

工程科 技 IIl
土石坝 防渗 加固处理措施分析
白曦 伟
( 西省 兴 平 市水 利 局 , 西 兴 乎险水库 防渗加 固处理工程为研究对 象, 本 对其 中一种( 水平和垂直组合 防渗方案 ) 固方案为具体分析对 象进行 了详细地阐 加 述 , 大家作 参考之 用。 谨供 关键词 : 险水库; 病 土石坝; 防渗加 固; 土工膜
一
游坝肩 2 7 7 7 - m高 程处 。 0
Z1 . 3主坝上游坝坡塌陷体加固2 z下游坝 LI、
坡护坡整治方案主坝上游坝坡塌陷体加固, 主要 是采取机械开挖为主, 要求挖至基岩溶洞 艚 沟) 面, 并爆破扩充洞口, 清洗干净后, C 5 回填 1 砼塞 , 砼塞深度不应小于洞口直径 2 , 倍 塞顶直径大于 孔口 直径 1 5倍。 上部回填粘土层覆盖。 若挖不到 基岩 浏 寝 造 成坝体大范围破坏时) , 至少处 理深度不应小于 3 , m 处理半径不应小于塌陷形成
l 概述 对于土石坝的防渗加固问题 , —般处理防渗 的原则“ 下排” 上堵” 上堵 。“ 的措施有垂直防渗和 水平防渗。 垂直防渗有混凝土防渗墙、 高压喷射灌 浆防渗 、 劈裂灌浆防渗、 冲抓套 井回填粘土防渗、 土工合成材料防渗 、 混凝土防渗墙等冰 平防渗有粘土铺盖等。 下排” “ , 的措施有: 在坝体背水坡脚附近开挖导渗沟、 减压 井和盖重压渗等。垂直防渗处理可以比 地 解决坝基和= 身渗漏问题 , 呗 水平防渗绪 水减压导渗, 虽然可以做到坝基渗透稳定 , 但仍有 定渗漏水量损失。 2 防渗加固方案分析 本文以某病险水库防渗加固处理工程为研 究对象 , 中一种( 对其 水平和垂直组合 防渗方案 ) 加固方案为具体分析对象进行了详细地阐 : 述 21 防渗加固措施 坝基采用混凝土 防渗心墙和布设复合土工 膜, 坝体 E 坡= 游 ^ 琐复 合土工膜防渗, 上游坝坡局 部加固及 E 下游坝坡护峨处 理等。 、 2. 1 坝基防渗 采用水平和垂直组合防渗方 1 案。水平防渗是在坝脚以下库内 20 0 m范围内水 平铺设—布一膜复合士工膜; 垂直防渗是在 匕 游坝 脚处建造混凝土防渗墙 ,防渗墙深度确定遵循下 面两个原则. 次灌浆孔深度确定按两条原则为标 本 准 ,一是墙 深达 基岩 相对 隔水层单 位透水 率 q3u= = L , 是深 ^ 岩溶溶洞发育层高程以 。根据 下 本工程主坝地质情况,防渗墙深度约为人坝基灰 岩基础 2 m 墙顶与水平防渗复合土 工 0, 膜及 匕 游 坝坡防渗复合土工膜紧密结合在—起 。防渗心墙 布置在上游坝脚处 , 距坝轴线 7 2 防渗墙顶部 6 m, 设计高程为 2 3 7 为了与墙的 E 5 . m, 8 下游侧坝基和 坝坡 E 的复合土工膜防渗体连接好 , 在墙顶浇筑 结束时。 应预留—个嵌接槽 , 槽宽 1e , 1e , 0r 深 5 r a a 待复合土工膜压紧, 二期砼厚度设计为 0 m, . 顶部 6 高程 2 4 7 。 5 A m 墙体有效厚度 1 m 采取 C 0 . , 0 3 砼结 构, 抗渗标号为 S 2. . 坝体防渗: 1 2 上游坝坡采用二布一膜复合 土工膜防渗, 铺设范围 自 坝脚 2 3 7 5 . m高程至上 8
土石坝渗水险情原因及抢护措施

126 《科技与企业》杂志 2012年1月(下)工程技术土石坝渗水险情原因及抢护措施黑龙江省农垦建三江管局前哨农场水务局(黑龙江建三江) 邹文军【摘 要】及时发现并判断水库土石坝发生险情的性质,采取必要的措施,对保证水库工程安全度汛是非常重要的。
本文针对土石坝出现的渗水险情进行分析。
【关键词】土石坝;渗水险情;原因;措施由于土石坝可用当地石料筑坝,对地质条件的适应性强,施工较方便,抗震性能好,造价低,世界各地建造了许多土石坝。
我国解放以来已建成土石坝8万多座,其中坝高达60m以上的有60多座,这些大坝改善了我国水资源的开发利用条件,在发电、抗御洪水、灌溉、城乡供水等方面发挥出巨大效益。
但一些大坝由于设计不周、施工不良、管理不善,以及地震等外在因素的作用,也出现了若干病害和险情。
如果不注重维护和加固处理,任其发展,将会导致工程失事。
土石坝维护和加固重点在于处理大坝渗漏。
1.渗水抢险1.1土石坝渗水的原因土石坝发生渗水的主要原因是:①高水位持续时间较长;②坝坡较陡,坝的断面不足,浸润线抬高,在背水坡上出逸;③均质坝身夹有沙层,透水性强;④土坝填筑时,土料多杂质,有较大的干土块或冻土块、夯压不实,施工分段接头未能搭接紧密;⑤坝体本身有隐患,如蚁穴、兽洞等;⑥坝体与输水洞、溢洪道结合处填筑不密实;⑦坝基渗水性强,未采取防渗或截渗措施;⑧坝后排水反滤施工质量差或失效,浸润线抬高,渗水从坡面逸出。
1.2渗水抢护措施土石坝渗水抢护的原则,应是“临水截渗,背水导渗”。
临水坡用透水性小的黏土料抛筑前戗,也可用篷布、土工膜隔渗,上压土袋,可以减少水体入渗。
背水坡用透水性较大的砂、石或土工织物反滤,把已经入渗的水,通过反滤,有控制地只让清水流出,不让土粒流失,从而降低浸润线,保持坝坡稳定,切忌在背水坡用黏性土压渗,这样会阻碍坝体内渗流逸出,反而抬高了浸润线,导致渗水范围扩大,加剧险情。
渗水抢护方法较多,这里只介绍两种常用方法。
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( 安全论文 )单位:_________________________姓名:_________________________日期:_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改浅析土石坝渗流安全与加固措施(通用版)Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.浅析土石坝渗流安全与加固措施(通用版)摘要:我县水库蓄水工程大多数兴建于上世纪50~80年代,大坝型式以土石坝为主。
经过多年运行,水库大坝病险逐渐显现。
渗流破坏是导致土石坝出现病险的主要原因之一,经对我县35座土坝进行安全分析评价,渗流安全等级评定为C级的有26座,占评价总数的74.3%。
因此,对病险土石坝进行正确的渗流稳定分析,从而确定合理可行的渗流控制措施,是土石坝除险加固设计中的重要环节。
关键词:土坝,渗流,分析1土石坝渗流病害特点土石坝坝型多样,各类型式渗流特点各异,按照防渗体类型,我县土石坝主要分为均质土坝和粘土心墙土坝两种基本形式。
1.1均质土坝该类土坝的病险大多因为施工时清基不彻底,造成坝基部分乃至全部坐落在砂砾石透水层上,或强风化等裂隙发育的岩基上,以及坝体填筑质量差,压实度及渗透性不满足规范要求,其渗流方面的病害表现主要为:坝基渗漏严重,如我县大溪水库。
绕坝基渗漏。
如我县中岭水库。
坝体散浸,坝体因为渗漏严重,造成渗流出逸点在后坝坡出露,严重造成下游坝坡沼泽化,如我县白竹水库。
土质坝体白蚁建巢,形成渗漏通道。
1.2粘土心墙土石坝大坝由土质防渗体及透水性不同的坝壳构成,我县的心墙土石坝防渗体均为粘土,坝壳材料则有土石混合料、风化石渣料等。
在其流流方面的病害表现主要为:防渗体基础施工时清基不彻底或没有清基,基础渗漏。
如我县大溪水库。
(2)防渗体与坝壳之间反滤层不满足要求或没有设置反滤层,心墙受水力破坏,心墙流漏。
(3)防渗体压实度、渗透性不满足规范要求,防渗体渗漏。
如我县孝溪水库副坝。
(4)大坝产生不均匀变形引起防渗体产生裂缝,特别是横向裂缝造成防渗体渗漏。
(5)土质防渗体与刚性建筑物连接渗径偏短,特别是接触面垂直,沿刚性建筑物连接处渗漏。
2渗流分析2.1渗透系数相对比值与渗流分析关系渗流流网形态、逸出坡降、平均坡降值与坝体材料、地基土渗流系数K值的相对比值对比值及分布有关,与渗透系数K绝对值大小无关(但影响渗水量)。
因此,主要根据坝体、地基各土层渗透系数相对比值进行渗流分析,确定合理渗控措施及结构。
(1)填料、地基土层的渗透系数相差5倍经内的相邻土层可视为一层,采用加权平均渗透系数作为计算依据。
(2)当透水地基深度大于建筑物不透水底部长度1.5倍以上时,可按无限深透水地基计算。
透水层浅、薄、出口处等势线越密,垂直方向的逸出坡降越大。
因此,透水层浅、薄时,出险可能性反而大。
(3)比上层地基土渗透系数小二个量级(1/100)以下的下卧层可认为是不透水层。
(4)下层土比上层土的渗透系数小一个量级〔一般取K下≤(1/30~1/50)K上〕可认为属相对不透水层。
低坝的防渗渗墙或帷幕可伸入该相对不透水层。
(5)上层土的渗透系数比下层土小一个量级时,下层土内便可产生承压水。
(6)斜墙、心墙用土的渗透系数宜比相邻土层的渗透系数小二个量级(1/100)以下;铺盖用土宜比相邻土层小三个量级(1/1000)以下。
相差三个量级可认为是不透水防渗体。
(7)透水盖重用的渗透系数,宜比地基表层土的渗透系数大一个量级。
其渗透系数小于地基表层土的渗透系数时,会增加坝后位势,不能显著降低逸出坡降;仅为表层土的2-3倍时,渗控效果也不显著。
大于10倍以上后,可基本不改变坝基原有渗压分布,降低相对不透水层中的渗流逸出坡降,增加相对不透水层抗管涌在破坏能力。
2.2渗透变形与渗透破坏形式2.2.1无粘性土渗透变形与渗透破坏形式1)流土:在上升的渗流作用下,局部土体表面隆起、顶穿,或者粗细颗粒群同时浮动而流失。
主要发生在d60/d10<10的土体,填料体积大于骨架孔隙体积情况下的渗流逸出处。
在较均匀的粉细砂中主要形式为表面隆起、顶穿现象。
在不均匀砂土层中,主要为粗细颗粒群同时浮出而流失。
流土只有破坏坡降。
临界坡降与其相近。
可分为无约束流土(整块土体隆起或破坏)和有盖重约束流土(砂沸、泡泉群、喷砂)。
2)管涌(潜蚀):土体中的细颗粒在渗流作用下,由骨架孔隙通道流失。
主要发生在d60/d10>20土体中,其填料体积明显小于骨架孔隙体积情况下,可发生于颗粒粒组成不均匀砂性土的渗流逸出处或内部。
有临界坡降,破坏坡降。
可分为发展性管涌和非发展性管涌。
3)接触冲刷:渗流沿着两种渗透系数不同的土层接触面或建筑物与地基的接触面流动时,沿接触面带走细颗粒,即渗透为顺接触面冲刷。
主要发生于闸坝地下轮廓线与地基土的接触面、双层地基接触面、以及坝内埋管与其周围介质的接触面、刚性与柔性介质的接触面上。
4)接触流土:在层次分明,渗透系数相差悬殊的两土层中,当渗流垂直于层流面流动时,将渗透系数小的一层土中的颗粒带到渗透系数大的一层中的渗透变形现象。
渗流为顺直接触面冲刷。
不符合要求的反滤层接触面上,常由于接触流土造成反滤层淤塞。
2.2.2粘性土渗透变形与渗透破坏形式1)流土:表层为粘土与其它细粒土组成的土体产生流土破坏现象。
为土体表面隆起、顶穿、断裂、剥落。
主要发生在出逸面无盖重的情况下。
2)接触流土:在粘性土与粗粒材料接触处,发生土体向粗粒空隙中移动的流土破坏现象。
土体破坏前,渗流出逸体积略有增大,且升起土冠或在土的表面产生裂缝,然后产生流土,呈圆锥状脱落。
3)剥落:当渗透水流经粘性土向设有粗料材料盖重一侧渗透时,未被粗料材料遮盖住部位产生逐暂剥落,形成深洼。
剥落深度约为粗粒土孔隙直径Do的1/2。
4)接触冲刷:沿相邻不同土层的层间流动产生冲刷。
5)发展性管涌:主要在分散性粘土中产生。
2.2.3基岩中的断层及软弱夹层内的充填物产生的渗透变形1)冲刷:断层及软弱层内的土颗粒或粒团在渗流作用下,各自被水流冲动带走的现象。
2)流土:断层及软弱层内有一定体积的土颗粒在渗流作用下,同时动动、流失现象。
3)灌淤:渗透水携带的土粒及其它物质在岩层裂缝及介质孔隙中沉聚现象。
4)由于基岩渗透破坏,直接使土坝失事可能性不大。
直接兴建于基岩上的土石坝失事有可能因基岩中的裂隙渗流对防渗体的冲刷,招致工程病险。
2.3允许渗流坡降开始发生渗透变形以前的最大渗流坡降为临界坡降。
当渗流坡降小于临界坡降时,管涌土的土料处于渗透静稳定状态。
土体内部结构产生渗透破坏的最小渗流坡降为破坏坡。
当渗流坡降小于破坏坡降时,管涌土处于渗透稳定状态。
砂性土的破坏坡降约等于土的浮比重。
砂性土防止管涌出现的允许坡降,采用临界坡降的1/1.5~1/2,或破坏坡降的1/2~1/3;防止流土出现的允许坡降采用破坏坡降的1/2~1/3。
(1)砂性土允许逸出坡降:0.25~0.3;粉土0.45~0.5;中砂以上砂砾,流土型为0.25~0.8,过度型0.25~0.4,级配连续管涌型0.15~0.25,级配不连续管涌型0.1~0.15。
(2)砂性土及软粘土允许渗透坡降:管涌发展串道形成管道,主要决定于地基的平均渗透坡降是否超过临界值。
一般情况下:粉砂允许平均渗流坡降0.005~0.07,细砂允许平均渗流坡降0.07~0.1,中砂允许平均渗流坡降0.1~0.13,粗砂允许平均渗流坡降0.13~0.17,中细砾允许平均渗流坡降0.17~0.22,软粘土允许平均渗流坡降0.3~0.4。
(3)粘性土的抗渗强度较高,但遭遇偶然因素影响的局部抗渗强度则低得多。
因此,粘性土层的允许渗流坡降取破坏坡降的1/6~1/12(在有可靠反滤层保护下)。
一般粉质粘土为3~6,0粘土为6~10。
无可靠反滤保护层时,粉质粘土仅为0.5~0.6。
(4)粘土均质坝的渗流逸出面无反滤保护材料时,为满足背水坡渗流逸出坡面不产生流土坡坏,应满足tgθ<0.5tgφ。
式中θ为坡角,φ为坡面土的内摩擦角。
一般φ=18~26°,则θ=9~14°,即边坡应缓于1:4~1:6,工程中难以做到,因此粘性土坡面渗流逸出部位要设有反滤层的贴坡排水或排水棱体。
(5)岩层内的断层、软弱夹层内的充填物渗透坡坏坡降范围为10.5~37,一般为18~20;临界坡降一般为8~11;允许坡降2~5。
2.4无截渗设施的地基渗流特点(1)单一地基:多为级配和透水性较均匀结构,一般不会在坝基内产生承压水,单一粘性土地基,渗流问题不大;单一砂性地基为管涌险情多发地段。
(2)双层地基:多由表层弱透水粘性土与下卧的强透水砂层组成地元结构。
在高水位长期作用下,粘性土层的薄弱处有可能被承压水顶穿,形成集中出水口,发生管涌或流土。
(3)多层地基:强弱透水层形成互层结构,可能形成多个承压层。
当表层透水性较紧邻下层要弱,渗流特性与双层地基相近。
当表层透水性较紧邻下层强,按单一砂层分析表层渗透稳定性和双层地基分析析两层以上土层的渗透稳定性。
3渗流控制原则及防渗加固措施3.1渗流控制原则、(1)土石坝及地基、两岸坝肩的渗流控制应使渗径、渗流坡降(平均坡降、逸出坡降)、渗水流速(裂隙岩体、接触面)及渗水量(尤其是缺水地区)控制应小于允许值。
其基岩渗控应防止防渗体底部受岩体裂隙渗流冲刷。
(2)土坝渗流控制措施主要为“前堵、中截、后排”,其地基为“前延、中截、后压排”。
(3)土石坝长期运行,填料及其地基土层工程力学性质已有所改变,采用的计算、分析参数应以近期勘测、实验成果为主,并考虑压密、渗透加固与破坏情况进行综合分析。
(4)土石坝常年挡水,可形成较稳定渗流形态,宜按最不利稳定渗流场设计。
(5)采用的防渗加固措施,应充分利用已有的防渗、反虑、排水措施,形成连续、完整防渗体。
(6)防渗体不能与表面张开裂隙直接接触。
坝身与坝基及不同土质接触长度应满足不产生接触冲刷要求。
(7)地质条件和工程复杂的病险土石坝,采用单一的技术措施往往难以凑效或不经济,宜采用综合防渗加固措施。
(8)应有利于尽早释放渗透压力,以增加下游坝坡及地基静力稳定性。
一般宜采用截断渗流的着底式防渗体。
当采用完全截断渗流措施不经济合理时,采用的措施应亦有有利于渗流分散,渗流坡降均匀。
(9)新采用的防渗体大多难以在其两侧形成反滤层、过渡层。
因此,采用的防渗材料应有较小的防渗系数,较大的允许渗流坡降和较强抗溶滤能力。
(10)采用的防渗措施应施工场地要求不大,最好能在一个枯水期完成,能适应在一定水头差情况下施工。