水利工程渗流破坏的认识及小型水库土石坝防渗措施.docVIP

精品论文 参考文献 水利工程渗流破坏的认识及小型水库土石坝防渗措施 通海县水利局工程管理站 云南省玉溪市通海县 652700 摘要：据统计，我国目前各类水库大坝中土石坝占90%以上，土石坝事故中除了洪水漫坝是主要的垮坝类型外，其次就是渗流引起的破坏了，渗流是水在土体中运动而产生的，通过浸润、渗透，土体被水饱和、降低了抗剪强度，同时增加了动水压力，导致土体产生不同程度的变形、崩塌、滑移。渗流破坏引起的垮坝事故不但在洪水期可以发生，在非洪水期也可以发生，即所谓的“晴天垮坝”，所以重新认识渗流破坏很有必要，在下文中，作者从水利水电规范的角度对渗流的知识作了系统回顾，并对涉及渗流的小型土石坝建设及建后防治措施作了一定的总结，以供大家参考。 关键词：水库；渗流；土石坝；防渗；措施 一、渗透破坏的形式及形成机理 土的渗透破坏有四种形式：管涌、流土、接触冲刷和接触流土，无论是哪种形式的破坏，都表现为集中渗流，最终发展成为流土、管涌，冲刷周边通道不断坍塌、扩大，管涌发展到一定程度，无法控制而最终垮坝。但对于不同土质特征，有不同的的渗透破坏形式。 1、流砂（流土） 在向上的渗透水流作用下，表层土层范围内的土体或颗粒同时发生悬浮、移动，这就是流砂（土）。渗流方向是向上的，一般发生在地表或两层土之间，不管是粗粒土还是粘性土均可能发生，多发生在颗粒级配均匀的饱和细粉砂和粉土中，如筑在双层地基上的堤坝，地表层渗透系数远小于下层无粘性土层（其K1远小于K2），当地表层i＞icr时就会发生地表隆起、砂粒涌出，发生流砂（土）。如上部有反滤压重，其抗流土的能力提高大大提高。 2、管涌 在渗透水流的作用下，土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动，流失的现象，这就是管涌。它是粗细颗粒间的相对运动，随着土中孔不断扩大，渗透速度不断增加，较粗的颗粒也被水逐渐带走，土体中形成贯通的渗流管道。粘性土一般不会发生管涌，管涌多发生在颗粒大小差别较大，缺少某种粒径的砂性土中，沿渗流方向发生，不一定向??。 管涌是堤防渗流破坏的一种形式，由于汛期高水位时由于堤基下沙性透水层的存在，堤内或堤基表面粘土层承受了较大的渗透压力，如果水压力持续增加，渗流出逸比降超出了土的临界比降，渗透水流将冲破粘土层，将下面的粉砂、细砂带出，通过反滤层降低管涌的破坏。 流砂和管涌是有区别的，流砂现象一般发生在土体表面渗流逸出处，不发生在土体内部，而管涌更名可发生在渗透逸出处，也可发生在土体内部。防治原则是，降低渗流出逸坡降，减少渗流压力，增强坝体和地基土的抗渗能力。 二、土的渗透变形判别方法 土的渗透变形分为四种：流土、管涌、接触流土、接触冲刷。 渗透破坏的判别标准是渗透力是否大于土的抗渗强度，因土体中细料含量起着重要作用，常用细料含量Pc作为主要判别指标，根据水利水电工程相关规范，土的渗透判别主要采用有以下几种方法： 1、根据土的细粒含量判别流土和管涌 Pcge;1/ [4（1-n）]times;100% 时为流土 Pc＜1/ [4（1-n）]times;100% 时为管涌 其中Pc为细粒含量 2、对于不均匀系数Cu＞5的不连续级配土，根据土的细粒含量采用以下方法： Pcge;35%时为流土 25%le;Pc＜35%时为过渡型 Pc＜25%时为管涌， 其中：Cu为土的不均匀系数，Cu=d60/d10times;100%，另：对于均匀的土（不均匀系数Cule;5），一般为流土 3、根据临界水力比降判别 ①流土型： 临界水力比降icr=（ds-1）（1-n） ②管涌型或过渡型： 临界水力比降icr=2.2（ds-1）（1-n）2 d5/ d20 ③管涌型： 临界水力比降icr=42d3/（k/n3）1/2 其中ds 为土粒的相对密度，n为孔隙率（%）；d3、d5、d20 为小于该粒径的含量占土总重量3%、5%、20%的颗粒粒径。 4、接触冲刷 对双层结合的土不均匀系数Cu均le;10，且符合下列条件时，不会发生接触冲刷： D10/d10le;10 其中D10、d10代表较粗和较细土的颗粒粒径，小于该粒径土重占总重量的10%。 5、接触流失 符合下列条件时将不会发生接