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土石坝的坝基处理及渗流变形的防治
2013年7期目录
&&&&&&本期共收录文章20篇
　　摘要：水利工程中，土石坝是常见的工程项目，在施工过程中土坝及地基中的渗流，由于其机械或化学作用，可能使土体产生局部破坏，称为“渗透破坏”，严重的渗透破坏可能导致工程失事，因此必须加以控制。 中国论文网 /8/view-5196522.htm　　关键词：管涌；渗流；防渗墙 　　中图分类号： TV543 文献标识码： A 文章编号： （2013）-14-94-1 　　1 土石坝的坝基处理 　　土坝对地基的要求比混凝土坝低，一般不必挖除地表透水土壤和砂砾石等。但是，为了满足渗透稳定、静力和动力稳定、容许沉降量和不均匀沉降等方面的要求，保证坝的安全经济运行，也必须根据需要对地基进行处理。 　　1.1 岩基处理 　　针对土石坝的特点，岩基的处理主要应注意以下四点：（1）岩基上的覆盖层。对中、低土石坝，只需将防渗体坐落在基岩上，形成截水槽以隔断渗流即可。对高土石坝，最好挖除全部覆盖层，使防渗体和坝壳均建在基岩上。（2）防渗体与基岩的连接。防渗体与基岩的接触面应紧密结合。以前多要求在防渗体的基岩面上浇筑混凝土垫层或混凝土齿墙。但混凝土垫层和齿墙的作用并不明显，受力条件不佳，易产生裂缝，因此，现在的发展趋势是将防渗体直接建在基岩上。（3）基岩内部防渗处理。主要是防渗帷幕。一定要做到万无一失，防渗幕是很重要的一项工程。（4）对不良地质构造的处理。对断层、破碎带等不良地基构造，主要考虑起渗透稳定性和抗溶蚀性能，而不太看重其承载力和不均匀沉降。处理方法主要有：水泥灌浆或化学灌浆、混凝土塞、混凝土防渗墙、设置防渗铺盖等。 　　1.2 砂砾石地基处理 　　砂砾石具有足够的承载能力，压缩性不大，干湿变化对体积的影响也不大。但砂砾石地基的透水性很大，渗漏现象严重，而且可能发生管涌、流土等渗透变形。砂砾石地基的处理，主要是对地基的防渗处理。 　　1.3 垂直防渗设施 　　垂直防渗是解决坝基渗流问题效果最好的措施。垂直防渗的效果，相当于水平防渗效果的三倍。因此，在土石坝的防渗措施中，应优先选择垂直防渗措施。垂直防渗措施主要有：粘性土截水墙、混凝土防渗墙、灌浆帷幕、板桩等。 　　1.4 粘性土截水墙 　　（1）当砂砾石透水地基的深度不大时，可将截水墙直接伸入岩基，并与岩基紧密相连。这种情况下的截水墙结构简单，工作可靠，防渗效果好；当砂砾石透水地基的深度较大时，可将截水墙深入坝基一定深度，不与岩基相连，称为悬挂式截水墙，但防渗效果较差。（2）混凝土防渗墙。对深厚砂砾石地基，采用混凝土防渗墙是比较有效和经济的防渗设施。（3）灌浆帷幕。当砂砾石透水地基的深度很大时，可采用灌浆帷幕进行防渗。（4）板桩。当砂砾石透水地基的深度较大时，可采用钢板桩防渗，木板桩一般只用于临时工程。 　　1.5 水平防渗设施 　　土石坝中，水平防渗措施主要是设置防渗铺盖。防渗铺盖是位于上游坝脚、渗透系数很小的粘性土做成的水平防渗设施。水平铺盖的防渗效果远不如垂直防渗措施，但它结构简单，施工方便，造价较低。因此，当设置垂直防渗措施困难时，也是一种合适的防渗措施。铺盖的渗透系数一般应小于10～5厘米/秒，铺盖的长度一般为4～6倍水头，铺盖的厚度应满足铺盖材料的容许渗透坡降的要求，一般不小于0.5米～1.0米。防渗铺盖很少单独作为土石坝的防渗措施，一般与其他措施相结合。 　　2 细砂、软粘土和湿陷性黄土地基处理 　　2.1 细砂地基处理 　　细砂地基，特别是饱和的细砂地基，在动力作用下容易产生液化现象，因此应加以处理。对厚度不大的细砂地基，一般采用挖除的办法。对于厚度较大的细砂地基，以前采用板桩加以封闭的办法，但很不经济。现在主要采用人工加密的办法，即在细砂地基中人工掺入粗砂。 　　2.2 淤泥层地基处理 　　淤泥夹层的天然含水量较大，容重小，抗剪强度低，承载能力差。当淤泥层埋藏较浅时，一般将其全部挖除。当淤泥层埋藏较厚时，一般采用压重法或设置砂井加速固结的方法。 　　2.3 软粘土和湿陷性黄土地基处理 　　当软粘土层较薄时，一般全部挖除。当软粘土层较厚时，一般采用换砂法或排水砂井法。对黄土地基，一般的处理方法有：预先浸水，使其湿陷加固；将表层土挖除，换土压实；夯实表层土，破坏黄土的天然结构，使其密实等。 　　3 渗透变形的防治 　　3.1 管涌 　　管涌一般发生在坝的下游坡或闸坝的下游地基面渗流逸出处。没有凝聚力的无粘性砂土、砾石砂土中容易发生管涌；管涌开始时，细小的土壤颗粒被渗流带走；随着细小颗粒的大量流失，土壤中的孔隙加大，较大的土壤颗粒也会被带走；如此逐渐向内部发展，形成集中的渗流通道。单个渗流通道的不断扩大或多个渗流通道的相互连通，最终将导致大面积的塌陷、滑坡等破坏现象。 　　3.2 流土 　　在渗流作用下，成块的土体被掀起浮动的现象称为流土。流土主要发生在粘性土及均匀非粘性土体的渗流出口处。发生流土时的水力坡降，称为流土的破坏坡降。 　　3.3 接触冲刷 　　当渗流沿两种不同土壤的接触面或建筑物与地基的接触面流动时，把其中细颗粒带走的现象称为接触冲刷。 　　3.4 接触管涌 　　当渗流垂直作用于两种不同土壤的接触面时，渗流可能将其中一层的细颗粒带到另一层的粗颗粒中去的现象成为接触管涌。接触管涌一般发生在粘土心（斜）墙与坝壳砂砾料之间、坝体或坝基与排水设施之间、坝基内不同土层之间的渗流中。 　　3.5 接触流土 　　当渗流垂直作用的两种不同土壤中的一层为粘性土时，渗流可能将粘性土成块地移动，从而导致隆起、断裂或剥蚀等现象成为接触流土。 　　作者简介：王海涛，男，本科学历，公主岭市市区河道管理处工程师，从事水利水电工程工作。
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