双层堤基堤后薄覆盖层渗透破坏砂槽试验研究.pdfVIP

第4期 广东水利水电 No．4 2011年4月 GUANGD0NG WATER RES0URCESAND HYDR0P0WER Apr．2011 双层堤基堤后薄覆盖层渗透破坏砂槽试验研究 张 武 ，曹 洪 ，周红星 (1．广东省水利电力规划勘测设计研究院，广东 广州 510635； 2．华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室，广东广州 510641) 摘 要：通过砂槽模型试验，模拟双层堤基堤后坑塘处弱透水薄覆盖层在水流渗透力作用下的破坏模式，研究其渗透破坏 机理，分析覆盖层渗透破坏与坑塘底平面尺寸、覆盖层厚度以及土体抗剪强度指标之间的关系。 关键词：双层堤基；渗透破坏；薄覆盖层 中图分类号 ：TV871 文献标识码 ：A 文章编号：1008—0112(2011)04—0012—05 前言 笔者对薄覆盖层渗透破坏，即坑塘渗透破坏，做了双 自古以来，洪涝灾害就是我 国危害大、范围广、发生 层堤基的模拟试验 ，研究不同的坑塘底平面尺寸、覆盖层 频率高、对国民经济影响严重的自然灾害之一。堤防是 厚度、土体的抗剪强度指标C、对渗透破坏的影响作用。 我国防洪工程体系的重要组成部分，是防御洪水的最后 1 试验模型设计制作及试验技术 屏障。堤防工程的地质条件，不少为表层弱透水层，下卧 1．1 试验设备 强透水砂层的双层堤基，在较高水位时最容易发生渗透 试验设备由渗透仪水位 自动供水控制系统、试验砂 破坏_1I2J。由于人们修筑堤防时常在堤后就近取土，久 槽、摄像机等组成，见图 1所示。试验砂槽尺寸为： 而久之使堤后坑塘密布，这些坑塘分布、深浅不定，形成 1500mmX1000mmX500mm(长X宽 ×高)。砂槽两端 堤后的薄覆盖层，通常是堤防渗透破坏险隋的高发区。 各设置 1个200mm长的上下游稳水区。上、下游稳水 一 些学者对管涌 问题进行了大量试验研究。如长 区均设有机玻璃隔板，隔板上方不透水，模拟不透水的 江科学院王理芬等以水泥砂浆和粘性土模拟表层弱透 堤身。 水层，研究了荆江大堤的管涌问题_3；南京水利科学研 究院毛昶熙等进行了堤基渗流引起的管涌试验，对预定 管涌 口条件下，强透水砂层的渗透破坏过程及机理进行 了研究 ；中国水利科学研究院丁留谦等以有机玻璃 板模拟上覆盖层，进行了单层、双层及三层堤基管涌砂 槽模型试验研究，分析了管涌发生、发展并导致溃堤的 机理和过程 。 以上试验主要是针对强透水砂层渗透破坏的发展 机理和过程的研究，但管涌问题是在覆盖层没有预定开 图1 试验设备布置示意 孔的条件下，承压水将覆盖层突破，发生冒水翻砂等现 1．2 试验模型设计 象。对覆盖层本身的渗透破坏过程、破坏模式、破坏机 堤基砂样取 自北江的河砂 ，弱透水粘性土覆盖层主 理及相关影响因素，目前很少研究。因此，有必要对堤 料为膨润土。试验通过改变覆盖层土配料 中水的掺量 后覆盖层的渗透破坏机理及破坏模式做更深入的探讨， 以及砂的掺量，来改变坑塘底薄覆盖层土的粘聚力与内 以便能合理、及时地处理堤后渗流控制的薄弱环节，确 摩擦角值。试验所用土样的颗粒分析曲线见图2，级配 保堤防工程的安全。 指标见表 1。 收稿 日期：2011—02—14； 修回日期：2011—03—07 作者简介：张武 (1983一)，男 ，硕士，助理工程师，从事水工设计工作。 · 12 · 2011年4月 第4期 张武，等：双层堤基堤后薄覆盖层渗透破坏砂槽试验研究