中小型土石壩滲流破壞加固研究 - 工程設(shè)計(jì).doc

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1、中小型土石壩滲流破壞加固研究-工程設(shè)計(jì)【摘要】文章基于我國(guó)土石壩工程的實(shí)際情況，分析了土石壩工程滲流破壞的的類型及成因，并提出了相應(yīng)的加固措施?！娟P(guān)鍵詞】土石壩；滲流破壞；加固1中小型土石壩滲流破壞加固研究-工程設(shè)計(jì)【摘要】文章基于我國(guó)土石壩工程的實(shí)際情況，分析了土石壩工程滲流破壞的的類型及成因，并提出了相應(yīng)的加固措施。【關(guān)鍵詞】土石壩；滲流破壞；加固1前言土石壩是最普遍采用的一種壩型。不論是在全世界，還是在中國(guó)，與其他壩型相比較，土石壩都占絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，與世界土石壩占大壩總數(shù)的82.9%，在中國(guó)土石壩數(shù)量占到大壩總數(shù)的93%，且大多是在建國(guó)后的第一個(gè)五年計(jì)劃(1953～1957年)和第二個(gè)五年

2、計(jì)劃〔1958～1962年〕大躍進(jìn)時(shí)期以及十年“文革”期間修建，這些工程都是在“三邊”(邊勘測(cè)、邊設(shè)計(jì)、邊施工)工作方式下進(jìn)行并完成的。特別是小型水庫更是存在“四不清”(來水域、流域面積、庫容、基礎(chǔ)的地質(zhì)情況均未調(diào)查清楚)就動(dòng)工修建。不少的工程雖然完成，但工程質(zhì)量很差，“后遺癥”很多，留下了隱患，經(jīng)過了近40年的運(yùn)行，造成了大批的病險(xiǎn)水庫。根據(jù)1981年的統(tǒng)計(jì)資料，我國(guó)由滲流而引起的破壞事故率約占31.7%。至1981年全國(guó)有2391座水庫失事，其中大型11座，其余為中小型，由于中小型水庫缺少水文地質(zhì)資料，漫壩沖垮者最多，占51.5%，其次就是滲漏導(dǎo)致垮壩，占29.1%，說明由于滲漏而造成的潰

3、壩問題是相當(dāng)嚴(yán)重的。2滲流理論水工建筑物的滲流控制主要包括控制理論和控制技術(shù)兩方面，控制理論是滲流理論在工程實(shí)踐中的發(fā)展和運(yùn)用，是向?qū)嵺`反饋的結(jié)果，滲流理論包括滲流的基本原理、滲流場(chǎng)的分析方法、土體滲透穩(wěn)定性三大部分，是滲流控制理論的基礎(chǔ)。滲流控制技術(shù)是滲流基礎(chǔ)理論的實(shí)施措施，如灌漿技術(shù)[1]，反濾壩技術(shù)[2]等。土石壩是擋水建筑物，它和滲流并存，從一定的意義來說，土石壩的發(fā)展史就是滲流控制理論的發(fā)展歷史。1856年，達(dá)西(Darcy)解決了土的基本滲透理論，構(gòu)建了近代土石壩理論的雛形，導(dǎo)致了土石壩設(shè)計(jì)理論的飛躍，1886年，P.Forchciness發(fā)現(xiàn)土中滲流規(guī)律符合拉普拉斯方程、達(dá)西定律

4、的方程式：代入不可壓縮流體在剛性介質(zhì)中的連續(xù)性方程，且當(dāng)各向滲透系數(shù)取為常數(shù)時(shí):當(dāng)土體各向同性，即時(shí)，則上式變?yōu)槔绽狗匠?，就是土體穩(wěn)定滲流的微分方程式。1925年，太沙基發(fā)現(xiàn)：由于土壤孔隙水的消散引起粘土固結(jié)的理論，進(jìn)一步他又提出了有效應(yīng)力的概念，成為了土力學(xué)理論的奠基石，也是現(xiàn)代土石壩滲流控制理論的核心。3滲流破壞機(jī)理壩體和壩基的滲流控制是保證土石壩安全的一項(xiàng)重要措施，由于填筑土石壩的土料和壩基的砂礫是散粒體結(jié)構(gòu)，顆粒間存在大量的孔隙，都具有一定的透水性。水庫蓄水后，在水壓力的作用下，水流必然會(huì)沿著壩身土料、壩基土體和壩端兩岸地基中的孔隙滲向下游，造成壩身、壩基和繞壩的滲漏。若這種滲流是

5、在設(shè)計(jì)控制之下，大壩任何部位的土體都不會(huì)產(chǎn)生滲透破壞，則為正常滲流，此時(shí)滲流量一般較小，水質(zhì)清澈透明，不含土壤顆粒，對(duì)壩體和壩基不致造成滲透破壞；反之對(duì)能引起土體滲透破壞，或滲流員過大且集中，水質(zhì)渾濁，透明度低，使壩體或壩基產(chǎn)生管涌，流土和接觸沖刷等滲透破壞，這種影響蓄水興利的滲流則為異常滲流。對(duì)于已建壩，如何確定異常滲流極其危害性是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，首先要對(duì)壩址的工程水文地質(zhì)有比較充分的了解，壩的設(shè)計(jì)及施工完善程度也與滲漏有密切的聯(lián)系，可是由于地質(zhì)勘探的有限鉆孔只能揭示壩址地層的有限情況，局部的弱點(diǎn)，例如節(jié)理、裂隙，溶洞、斷層及強(qiáng)透水帶的情況往往難以弄清，另外，壩的防滲體和排水設(shè)施設(shè)計(jì)的正

6、確程度，以及施工質(zhì)量難以達(dá)到理想的境界，由于施工而引起的滲流薄弱環(huán)節(jié)更非人們所能預(yù)料，而且，土石壩內(nèi)防滲體開裂也是經(jīng)常遇到的問題。水庫建成蓄水后，大壩及其他建筑物連同山體，構(gòu)成擋水防滲體系。土石壩的防滲體系發(fā)生破壞。產(chǎn)生管涌流土等事故的原因，滲流控制理論分析認(rèn)為一般有以下幾點(diǎn)：(1)壩體填土與排水體之間的反濾層設(shè)計(jì)不正確，層間系數(shù)過大，或施工時(shí)有錯(cuò)斷混層現(xiàn)象，或填土不夠密實(shí)，過大的滲流使填土向排水體流失，都會(huì)造成反濾層破壞失效。許多實(shí)例證明，反濾層在整個(gè)的防滲體系中是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，即使前面的防滲體裂縫或出現(xiàn)滲漏通道，只要反濾層工作正常，排水降壓，滲漏破壞就不至于擴(kuò)大。(2)防滲體應(yīng)該直達(dá)

7、基巖或底部連續(xù)可靠的粘土層，在開挖截水槽時(shí)，不可因施工困難，半途而廢，從而留下隱患。(3)土石壩兩岸岸坡不應(yīng)成臺(tái)階狀，應(yīng)該開搶成較平順的坡度，為減少開挖可以變坡，但是在上下兩坡度轉(zhuǎn)折處，兩坡角之差不應(yīng)大于15~20度，若有平臺(tái)，則平臺(tái)處填土高度與平臺(tái)的兩端的填土高度，高差懸殊沉陷量突變，容易產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致滲透破壞。4滲流破壞分類根據(jù)滲流破壞機(jī)理不同，滲漏主要分為以下幾種：（1）壩體滲漏１）浸潤(rùn)線從