渗透变形对堤防稳定的影响范文

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《资源环境与工程杂志》2014年第S1期

1堤防(坝)渗流破坏的几种形式

具体到堤防(坝)的破坏来说，笔者根据多年的工作经验，总结出大致有以下几种破坏形式:(1)沿坝体或地基局部阻力较小的部位产生集中冲刷，土粒不断随渗透水流流失，最后形成连通管道或上部坝体的下沉、裂缝，造成堤防(坝)破坏。如砂层地基的承压水，顶穿下游表层弱透水粉质壤土或淤泥土土层的薄弱部位形成集中渗流，发生流土泉涌现象并继而向地基的上游发展成为连通管道(图1-a)。易被渗流集中冲刷的薄弱部位，常常出现在坝体中未压实的土层、坝基中的强透水夹层、坝体与内埋管道的接触面以及坝体与基岩和边墩的接触面等处。(2)在堤坝本身或地基的渗流出口处发生管涌，土中的细颗粒不断被渗流携出带走，直至坡面破坏或形成内部连通管道(图1-b)。(3)背水坡脚大面积发生小泉涌及砂(土)沸现象，使坡脚软化或受渗流作用而浮起，坝脚因失去支承力而引起大滑坡。或者渗流在下游坝坡的出逸，使局部坡面被软化而产生局部滑动(图1-c)。(4)临水坡在坝(库)水位骤降时，内部孔隙水压力不能马上消散而发生大滑坡(图1-d)。上述(2)-(4)的破坏形式，属于渗透力引起的流土或管涌变形问题，可以由渗透力学原理加以计算。而第(1)种，堤防(坝)的破坏主要取决于局部地质条件的变化，不能由计算确定，而是勘探、设计及施工中要注意的问题。

2堤防(坝)渗流破坏的防治

土的渗透变形破坏是堤防(坝)破坏的主要原因之一。防治堤防(坝)破坏的基本思路是四个字:上堵下排。其基本措施包括:采用不透水材料或者完全阻断土中的渗流路径，或者增加渗透路径，减少水力坡降;也可在渗流出逸处布置减压、压重或反滤层防止流土和管涌的发生。其常用措施有以下几种:

2．1垂直防渗垂直防渗可用粘土、混凝土、塑性混凝土、土工膜等材料。它既可以作为坝体和堤身的防渗体，也可以作为透水地基的防渗体。最常用的是混凝土和塑性混凝土连续墙。如笔者亲历的滁州市城西水库除险加固工程(2010年通过竣工验收)，因坝下游测压管水位一直偏高，严重威胁着大坝的安全，初次采取的加固措施是坝身高喷灌浆和坝基劈裂灌浆，但是，初次加固后，坝基扬压力仍然偏高，后经地质勘察查明了坝基扬压力偏高的根本原因在于坝基下存在着一层强透水的砂砾石层及细砂层(如照片1)。查清原因后，改用混凝土防渗墙截渗措施，防渗效果良好，目前下游测压管水位已恢复正常，确保了大坝的安全使用及滁州市人民生命财产的安全。还有小浪底土石坝的地基防渗和三峡二期围堰的堰体和地基防渗都使用塑性混凝土垂直防渗墙，达到了理想的防渗效果。根据实际需要，垂直防渗墙可完全隔断地基的透水层，彻底解决地基土的渗透变形问题，也可不完全隔断透水层，做成悬挂式的，起延长渗径、降低下游逸出坡降的作用。

2．2水平铺盖上游做水平防渗铺盖主要目的是延长渗流途径、降低下游逸出坡降。水平铺盖防渗层一般使用粘土铺盖，要求土料的渗透系数k＜10－5cm/s，铺盖厚度0．5～1．0m，容许垂直水力坡降为4～6。也可用土工膜作水平防渗铺盖。

2．3下游压重下游铺设压渗盖重可以有效防止土粒被渗透力所悬浮，压重一般采用透水堆石。

2．4排水减压井对于双层地基，即上层相对不透水，下层透水。为防止堤坝坡脚处上层土下部受较大的向上水力坡降而发生流土，可用透水材料作成减压井，通过反滤层使下层中水安全排出，降低土的水力坡降。

2．5下游排水体为避免堤坝的背水坡渗流出逸处发生渗透变形，可采用棱柱式排水、褥垫式排水或贴坡式排水，可使渗出点降低，避免沿坡渗流引起的冲刷。例如本省的花凉亭水库大坝即是采用的粘土心墙加下游棱柱式排水，以降低渗透水力比降的。

2．6土层综合加固处理如土层冻结法、高喷灌浆法等。具体处理方法的使用可参阅有关地基处理的书籍。

3结语

在实际工作中，若堤(防)坝出现险情，应首先依据土质类型大体判断渗透变形的类型，然后科学抢险，总的原则是先治标，再治本，标本兼治。

作者：吕锦伟单位：安徽省水利水电勘测设计院