土壩的滲流問題分析

1、1土壩的滲流問題分析土壩的滲流問題分析及其控制措施和監(jiān)測(cè)技術(shù)及其控制措施和監(jiān)測(cè)技術(shù)前言：前言：滲透破壞是土石壩壩體的常見病害設(shè)計(jì)一套可靠的滲流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是保證土石壩壩體安全運(yùn)行的必備措施。土石壩浸潤(rùn)線位置的高低是影響壩體滲透穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定的最重要的因素之一。對(duì)于土石壩滲透水溢出點(diǎn)的滲透坡降較陡時(shí)壩坡就會(huì)發(fā)生流土、管涌甚至滑坡、垮壩?？茖W(xué)地對(duì)土石壩進(jìn)行滲透監(jiān)測(cè)為水庫安全運(yùn)行、壩體安全穩(wěn)定提供科學(xué)依據(jù)。摘要摘要:土壩破壞來源于水和其它外力的侵

2、襲以及土體強(qiáng)度的不足其中滲流產(chǎn)生的壩體破壞占有較大比例且造成的后果極為嚴(yán)重。通過土石壩產(chǎn)生滲流破壞的現(xiàn)象分析掌握其發(fā)展規(guī)律利用地質(zhì)勘探合理確定的邊界條件有針對(duì)性地選擇土石壩的滲流控制設(shè)計(jì)方案。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:土壩滲流破壞基本內(nèi)容控制措施滲流問題的重要性防滲加固滲透破壞滲流監(jiān)測(cè)滲流監(jiān)測(cè)布設(shè)技術(shù)在水利工程中地表水的沖刷破壞常會(huì)引人注意也比較容易發(fā)現(xiàn)和挽救，而地下水的沖刷目不能見常被忽視有時(shí)問題一經(jīng)發(fā)現(xiàn)會(huì)立即導(dǎo)致工程的破壞難以補(bǔ)救。因此，一般水

3、利工程受地下水滲流沖刷破壞者常比地表水沖刷破壞者為多而堤壩滲流的問題更為嚴(yán)重。據(jù)米德布魯克斯調(diào)查統(tǒng)計(jì)美國(guó)206座破壞的土壩中由于滲漏管涌破壞者占39%由于漫頂破壞者占27%由于滑動(dòng)及沉陷裂縫者占18%由于反濾料流失、塊石護(hù)坡下沒有濾層、壩端處理不好、波浪和地震等原因破壞者占17%由此可見滲流破壞作用的嚴(yán)重性。我國(guó)在20世紀(jì)90年代初的統(tǒng)計(jì)資料全國(guó)存在滲漏問題比較嚴(yán)重的大型水庫有132座遍及各省其中土石壩滲漏的就有106座約占80%。1.

4、1.土壩的滲流破壞土壩的滲流破壞土石壩破壞來源于水和其它外力的侵襲以及土體強(qiáng)度的不足。原因不同發(fā)生的現(xiàn)象也有不同，除去壩端三向澆滲破壞和漫頂溢流垮壩者外從土壩剖面上看，問題主要如圖1：圖1所示幾種狀況并且分別說明如下:①圖a是砂層地基的承壓水頂穿表層弱透水粉質(zhì)壤土或淤泥的薄弱環(huán)節(jié)發(fā)生局部集中滲流形成流土泉涌現(xiàn)象并繼而向地基的上游發(fā)展成連通的管道。此時(shí)如果大管涌道失去拱的作用堤壩即裂縫下沉而破壞嚴(yán)重者還會(huì)在臨水側(cè)壩腳附近引起水流旋渦。對(duì)于

5、土壩上游黏土鋪蓋的裂縫失效以及河堤臨水側(cè)的河水淘刷等不利因素均能加速破壞。②圖b是背水坡腳大面積發(fā)生小泉涌的砂土沸現(xiàn)象使坡腳軟化或受浮力后失去支承力而引起大滑坡如圖1所示的大圓弧所示。發(fā)生砂沸軟化的來水可能是砂基的承壓水也可能是沿弱透水覆蓋層上面較透水薄層粉土滲過來的表層水。③圖c是由于堤壩本身或地基的滲流外部出口處的管涌開始逐漸將細(xì)粒帶走直至坡面破壞。如圖所示浸潤(rùn)線出滲點(diǎn)處的土粒首先被沖蝕沿坡面向下移動(dòng)堆積于坡腳逐漸在坡面形成局部凹陷

6、和小溝或者沿壩底接觸面、壩體內(nèi)的較透水薄層以及沿輸水管外壁接觸面形成集中滲流通道造成沖蝕破壞。④圖d是由于庫水位驟降時(shí)孔隙水壓力而發(fā)生滑坡多在下降水位的附近坍滑。如果臨34.4.防滲加固措施防滲加固措施滲流控制方案的選擇依賴于工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件針對(duì)不同地質(zhì)條件采用相對(duì)的控制措施。透水層不深小于10~15m時(shí)宜采用垂直防滲。透水層很深大于10~15m時(shí)當(dāng)漏水量不重要可以用水平防滲。較深的強(qiáng)透水砂礫石地基而且防止水庫漏水要求較高時(shí)可在壩

7、基進(jìn)行灌漿防滲或垂直防滲墻如果灌漿帷幕抗?jié)B強(qiáng)度或防漏程度不夠也可采用與上游鋪蓋相結(jié)合的防滲措施。雙層地基應(yīng)盡量利用和整修上游的天然覆蓋層如果深河槽局部覆蓋層已被沖刷尚應(yīng)以人工鋪蓋填補(bǔ)足夠長(zhǎng)度。下粗上細(xì)的沖積層在透水性顯著加大時(shí)下游排水設(shè)備也宜設(shè)置豎井豎井通至強(qiáng)透水的下層。土石壩防滲加固措施一般分為垂直防滲與水平防滲兩大類措施。垂直防滲是加固工程中十分常見的防滲處理措施。對(duì)于透水地基垂直防滲與水平防滲措施相比截流效果更顯著。下面重點(diǎn)介紹幾

8、種常用的垂直防滲措施。4.1混凝土防滲墻混凝土防滲墻是利用專門的造槽機(jī)械設(shè)備營(yíng)造槽孔用導(dǎo)管在槽孔中澆筑混凝土形成一道連續(xù)的防滲墻體。混凝土防滲墻墻體材料有普通混凝土、粘土混凝土和塑性混凝土等。成槽方法有多種常用的有鉆劈法、鉆抓法及銑削法等?；炷练罎B墻施工工藝屬置換式防滲墻即先造槽再澆筑混凝土墻體性能好質(zhì)量可靠地層適用性廣無論是砂土、砂壤土、砂礫石層和砂卵石層均可以造槽成墻。但施工速度較慢造價(jià)較高廢漿液排放量大易造成環(huán)境污染。4.2薄壁

9、混凝土防滲墻4.2.1射水法薄壁防滲墻射水法是利用水泵及成型射流的沖擊力破壞土層結(jié)構(gòu)水土混合回流溢出地面同時(shí)利用卷揚(yáng)機(jī)操縱特制的成型器具不斷上下沖動(dòng)進(jìn)一步破壞土層切割修整孔壁形成有規(guī)則的槽孔隨后澆筑混凝土或塑性混凝土或灌注各種柔性砂漿、鋪設(shè)防滲土工膜形成一個(gè)完整的防滲墻。適用于砂性土、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土并能穿過砂卵石層成墻深度可達(dá)30m。成墻寬度22~45cm。由于該工法簡(jiǎn)單設(shè)備搬運(yùn)靈活地層適應(yīng)性廣施工成本在射水、液壓抓斗和拉槽3種

10、工法中最低一次性投資較小因而在防滲墻施工中得到廣泛應(yīng)用。4.2.2薄型液壓抓斗薄壁防滲墻薄型液壓抓斗防滲墻采用分序抓取法抓取時(shí)采用泥漿固壁澆筑采用泥漿下直升導(dǎo)管法。液壓抓斗適用于軟土、砂礫土和強(qiáng)風(fēng)化巖地層滿斗率較高效率高其運(yùn)行費(fèi)用低配有測(cè)斜糾偏裝置能夠保證槽孔的垂直度符合規(guī)范要求成墻質(zhì)量有保證但一次性投入較大施工成本較高。4.2.3拉槽法防滲墻拉槽法是采用拉槽機(jī)進(jìn)行連續(xù)拉槽造孔分段隔離澆筑成墻的一種施工方法。拉槽法適用于淤泥質(zhì)土、砂性土

11、、松散的粘性土以及直徑10cm的砂卵石層中成墻最大成墻深度達(dá)25m。拉槽法防滲材料水下澆筑可采用3~4管澆筑一次澆筑槽段長(zhǎng)度可達(dá)12m以上。成墻墻體連續(xù)性好施工工效高。4.3深層攪拌連續(xù)墻深層攪拌連續(xù)墻是通過深層攪拌機(jī)將水泥漿噴入壩體并攪拌均勻經(jīng)過一系列水化離子交換與硬化等反應(yīng)形成多樁搭接且有一定強(qiáng)度和抗?jié)B能力的防滲墻。深層攪拌樁機(jī)有單頭和多頭之分多頭小直徑樁機(jī)工效較高一次成墻長(zhǎng)度較長(zhǎng)而且一次成墻的樁之間不會(huì)出現(xiàn)底部分叉現(xiàn)象提高了墻體的