探讨水库土石坝工程渗流原因及控制措施.docx

探讨水库土石坝工程渗流原因及控制措施【摘要】在水库溃坝事故中渗漏是主要因素之一。文章结合日常工程中遇到的问题分析导致渗漏的各种因素提出上截下排为主的处理措施即上游防渗减渗做松土铺盖、灌浆、采用土工合成材料防渗等措施。【关键词】土石坝；渗流分析；渗流破坏；渗流控制土石坝是一种常用的挡水建筑物既然挡水则必然伴随着渗流。根据国内外的大量资料显示由于渗流破坏而造成土石坝失事的比例占到35%左右。因此在土石坝设计中进行渗流分析是有效降低土石坝渗漏破坏、布设防渗措施的重要前提。1、引言水库是水利产业的重要措施建国后我国已兴建了各类水库。因为水库受修建时间较长、当时的技术等因素所限制现在大部分水库带病工作事故较多对人民生产和国民经济产生了一定影响。由于当时历史条件及技术、经验不足等原因很多水库工程存在着不同程度的质量和防洪标准问题使水库事故不断增加给国家和人民生命财产造成了重大损失。土坝存在问题除防洪标准偏低外主要是工程质量问题具体表现在渗漏、滑坡和裂缝。概括起来是一个防渗加固问题一般处理防渗的原则是“上堵下排”。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、冲抓套井回填防渗、倒挂井防渗、土工合成材料防渗、射水造孔混凝土墙防渗和岩溶帷幕灌浆防渗等。水平防渗有人工粘土铺盖和利用天然铺盖等并结合下排的措施有：在坝体背水坡脚附近开挖导渗沟、减压井和盖重压渗等。2土石坝渗流破坏的主要形式2.1坝体渗漏土石坝产生坝体渗漏的表现形式有两种：（1）在下游坝面出现渗水或散渗。（2）在下游坝面出现集中渗漏。渗水或散渗的产生是由于坝体渗透水量超过了允许范围或渗流溢出点太高这种情况会导致下游坝面产生沼泽化坝体浸润面抬高坝坡土体的抗剪强度减小坝体产生滑坡或滑塌的可能性大大增加。集中渗漏的产生是由于在坝体内有裂缝等薄弱层的存在导致水库蓄水后在坝体内形成渗漏通道。施工时坝体分层碾压不充分将比较容易导致坝体裂缝的产生。2.2坝基渗漏土石坝勘测时若遇坝基地质条件不佳设计和施工时应采取必要的工程处理措施如清基、换填、灌浆等。若设计、施工处理不当清基不彻底或未采取必要的防渗措施水库蓄水后土石坝坝后地面及坝基容易产生膨胀、断裂和泡泉等渗漏现象严重影响坝体的稳定性。2.3绕坝渗漏绕坝渗漏和坝基渗漏一样也与地质条件有关。坝肩山体地质条件不佳存在裂隙、断层或溶洞、坝岸接头处理措施不当等均可能导致绕坝渗漏。绕坝渗漏即会影响坝肩山体的安全同时也会对坝基和坝体产生连带影响。3土石坝渗流控制措施土石坝的渗流控制措施实质上是延长渗径使其渗透坡降不超过允许坡降来保持土石坝的渗透稳定同时结合采用合适的排水措施排出渗透水流进一步降低下游坝基的剩余水头。土石坝渗流控制的总原则是“上截下排”。“上截”就是在坝轴线以上部位堵截渗流途径减少水渗入坝体或坝基提高防渗能力。“下排”就是在下游做好反滤导渗等排水措施。使渗水在下游通畅排出但不带走坝体或坝基上的土粒不改变坝体或坝基的变形和强度。常用的土石坝防渗措施分为水平防渗和垂直防渗两类。3.1水平防渗水平防渗主要适用于对小型土石坝的坝基进行防渗主要做法是在坝体上游加防渗铺盖目的是延长渗径减小渗流坡度降低渗漏损失。当小型土石坝坝址处基础覆盖层较高时若采用垂直防渗工程造价非常高此时宜采用水平防渗铺盖。水平防渗铺盖的优点在于造价低廉施工工艺简单缺点在于防渗效果不如垂直防渗且施工前需将水库放空具有季节性施工的局限性。在实际工程设计中一般将水平防渗与其他防渗措施结合使用以达到更佳的效果。3.2垂直防渗3.2.1帷幕灌浆帷幕灌浆一般适用于岩石基础的坝基防渗处理。帷幕灌浆设计的核心工作是确定钻孔的数量、孔距和深度需要结合水文地质条件和现场灌浆试验来综合分析。帷幕灌浆设计其基本设计思想就是确定出帷幕的最大有效扩散半径和灌浆孔距间所保持的最优关系计算出最安全、经济、有效的扩散半径和孔距以此获得最大的技术经济效益。防渗帷幕可采用水泥灌浆或化学灌浆。水泥灌浆是一种常见的灌浆形式化学灌浆是将一定的化学材料配制成溶液灌入地层或缝隙内使其渗透、扩散、胶凝或固化以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行混凝土建筑物裂缝修补的一项加固技术。化学灌浆具有较好的可灌性和抗渗性但由于其高昂的造价和容易污染地下水质的局限性致使其应用范围不如水泥灌浆广泛。3.2.2土工合成材料土工合成材料一般适用于土石坝坝体的防渗处理主要分为土工织物、土工膜、土工特种材料和土工复