土石坝防渗墙位置及厚度对大坝渗流的影响
水利水电工程碾压土石坝设计的渗流分析
水利水电工程碾压土石坝设计的渗流分析摘要：土石坝是目前坝工建设中应用广泛，发展较快的一种坝型。
本文结合实际工程，分析了水利水电工程土石坝的渗流，为土石坝施工提供参考。
关键词：水利水电土石坝坝体填筑施工技术中图分类号： tv212 文献标识码： a 文章编号：在土石坝设计中，常常采用倒悬挂式防渗墙来有效控制渗流量和减少下游出逸坡降。
而防渗墙位置和厚度的确定直接影响到防渗墙的防渗效果，且对大坝安全和工程效益有着重要影响。
本文通过对不同位置和不同厚度防渗墙的土石坝进行渗流计算，比较各方案下的渗透水头和渗流量，分析防渗墙位置和厚度变化对大坝渗流的影响，从而为工程设计提供参。
1.水利水电工程土石坝的基本特征土石坝是用土、砂、砂砾、石料等当地材料分层碾压而成的拦河坝。
在国内外拦河坝中, 土石坝数量最多。
随着土力学理论发展和土石坝工程经验的积累, 防渗土料已由粘土壤土等传统细料扩展到黄土、坡残积土、砾石土等, 随着大功率振动碾的问世, 坝壳石料的采用也由新鲜坚硬直至软岩, 以及基坑挖出石渣, 均可用振动碾压密实, 可避免早期面板堆石坝由于用抛填法填筑堆石料, 蓄水后在水压作用下堆石沉降,使面板破裂, 产生漏水事故。
2.合理设计铺土层厚, 加强下游反滤设计, 减少不均匀沉陷坝体常出现不均匀沉陷裂缝, 产生集中渗流, 危及大坝安全。
为防止这种险情发生, 通常采取的措施有:(1) 将坝轴线布置成微拱向上游的圆弧形, 以求在水压力作用下增加坝体的纵向应力;(2) 对坝体两岸进行开挖, 放缓边坡, 并尽量避免突变段;(3) 设置上游斜墙代替心墙防渗;(4) 优先选用塑性粘土料填筑心墙。
在缺乏条件的情况下, 尽可能提高心墙下半部分土的干容重和上半部分土料的挠性, 以避免因承受较大的应力而开裂;(5) 在心墙与岸坡结合面采用含水量较高的防渗土料或用塑性粘土填筑塑性带。
尽管采取以上措施, 但一方面由于近年来坝高不断增大, 建坝河谷更窄, 岸坡更陡, 坝体仍容易产生不均匀沉陷和裂缝。
水库大坝渗流问题及防渗措施
《河南水利与南水北调》2023年第7期工程建设与管理水库大坝渗流问题及防渗措施郝雷，庄作义（临沂市水利工程处，山东临沂276000）摘要：渗流一直以来是影响水库大坝安全的重要问题，主要影响因素包括地质条件差、坝基岩体不连续或是坝体填筑材料。
目前主要的处理措施包括在基础下设置灌浆帷幕、在黏土芯接触面设置反滤层、坝体下游设置排水沟、坝址处设置防渗墙等。
由于基础材料力学性能不同、水力压裂、不均匀沉降等问题，坝体易形成裂缝并进一步加剧渗流问题，形成渗流通道，故预防水库大坝渗流的关键点就在于排水。
关键词：渗流；水库大坝；水力压裂；排水中图分类号：TV697.3文献标识码：B文章编号：1673-8853（2023）07-0101-02Seepage Problems and Seepage Control Measures of Reservoir DamHAO Lei,ZHUANG Zuoyi（Linyi Water Conservancy Engineering Office,Linyi276000,China）Abstract：Seepage has always been an important problem affecting the safety of reservoir dams.The main influencing factors include poor geological conditions,discontinuity of dam foundation rock mass or dam filling materials.At present,the main treatment measures include setting up the grouting curtain under the foundation,setting up inverted filter layer on the contact surface of clay core,setting up drainage ditch downstream of the dam body,and setting the anti-seepage wall at the dam site.Due to the different mechanical properties of basic materials,hydraulic fracturing,uneven settlement and other problems,the dam body is prone to form cracks and further aggravate the seepage problem,forming seepage channels.Therefore,the key point to prevent seepage of the reservoir dam is drainage.Key words：seepage;reservoir dam;hydraulic fracturing;drainage0引言水库大坝运行期间可能会出现水力问题，从而威胁其安全。
重力坝、拱坝、土石坝三种坝体的防渗处理
重⼒坝、拱坝、⼟⽯坝三种坝体的防渗处理重⼒坝、拱坝、⼟⽯坝三种不同坝体的防渗处理摘要：分析重⼒坝、⼟⽯坝、拱坝出现渗漏原因，采取相应措施⼀、重⼒坝渗漏分析与防渗处理⼀）、重⼒坝渗漏分析1、重⼒坝是⽤浆砌⽯(grouted rubble)或者混凝⼟(concrete)材料建筑⽽成的挡⽔建筑物，其剖⾯⼀般做成上游⾯近于垂直的三⾓形断⾯，主要依靠坝体的重量，在坝体和地基的接触⾯产⽣抗剪强度或者摩擦⼒，来抵抗⽔库的⽔平推⼒，以达到稳定的要求；同时，也依靠坝体的⾃重产⽣的压应⼒，来抵消由于⽔压⼒所引起的坝体上游侧的拉应⼒，以满⾜坝⾝强度的要求。
2、由于混凝⼟与岩体都是透⽔材料，加上施⼯⽅法、施⼯过程存在差异，故此渗流不可避免⼆）、重⼒坝防渗处理地基处理时重⼒坝防渗处理的关键，坝基的固结灌浆和帷幕灌浆是坝基防渗处理的主要措施。
1、重⼒坝坝基固结灌浆1）、⽬的：△减少坝基的渗透性(permeability)，减少渗透量；△提⾼基岩的整体性和弹性模量(modulus of elasticity)，减少基岩受⼒后的变形(deformation)；△提⾼岩体的抗压强度和抗剪强度；△在帷幕灌浆前的固结灌浆，可提⾼帷幕灌浆的灌浆压⼒。
2）、固结灌浆的设计：①灌浆范围：依坝⾼和岩基裂隙分布情况⽽定。
—⾼坝或者裂隙发育，坝基全部灌浆，并适当加⼤范围。
—裂隙很不发育，只在坝踵或者坝趾处灌浆—只在坝踵处固结灌浆，以加⼤帷幕灌浆的压⼒—溶洞、溶槽部位，除回填外，应对顶部及周围进⾏固结灌浆。
②排孔形式：梅花形或者⽅格形，对较⼤的断层和裂隙应专门布孔。
③间距：根据地质条件，并参照灌浆试验确定，⼀般为3～6m④孔深：⼀般为5～8m，局部区域及坝基应⼒较⼤的⾼坝基础，可适当加深，帷幕灌浆区附近，与帷幕灌浆配合，可适当加深，⼀般为8～15m。
⑤灌浆压⼒：以不掀动岩⽯为原则，取较⼤值。
施⼯时，应加强监测。
⼀般⽆盖重时0.2～0.4Mpa，有盖重时0.4～0.7Mpa 2、重⼒坝坝基帷幕灌浆1）、⽬的：降低坝底渗透压⼒；防⽌坝基内产⽣机械或者化学管涌；减少坝基和坝肩渗透流量2）、灌浆材料的选择：①⽔泥灌浆●裂隙宽度>0.1mm，地下⽔流≮600m/昼夜，地下⽔对⽔泥⽆危害性的侵蚀作⽤，采⽤⽔泥灌浆。
土石坝的坝身防渗
土石坝的坝身防渗摘要: 土坝破坏来源于水和其它外力的侵袭以及土体强度的不足,其中渗流产生的坝体破坏占有较大比例,且造成的后果极为严重。
对土石坝采取防渗措施有利于土石坝的正常工作，延长使用寿命。
关键词:土坝渗流破坏控制措施渗流问题的重要性防渗加固渗透破坏土石坝是指由土、石料等当地材料填筑而成的坝，又名当地材料坝。
土石坝是一种历史悠久而又广泛应用的一种坝型。
新中国成立以来兴建的8万多座坝中，土石坝占各种坝型总数的95%以上。
土石坝的广泛应用和发展源于它的优点：①就地取材，可以节省大量水泥、钢材和木材；②适应地基变形能力较强，对地基要求低；③施工技术较简单，工序少，便于组织机械化快速施工；④结构简单，工作可靠，便于管理、维修、加高和扩建。
土石坝坝体由于散粒结构的颗粒间存在着较大孔隙，坝体挡水后，在上下游水位差的作用下，库水将经过坝体和坝基向下游渗透。
渗流对土石坝有很不利的影响，侵润线一下的饱和区的土体受到水的浮力的作用，减小了坝体的有效重量。
而且饱和状态土料的抗剪强度比干燥状态有所降低，对坝坡稳定不利。
当渗透坡降或渗流流速超过一定界限时，还会引起坝体或坝基土的渗透变形破坏。
在土石坝中，防渗体是主要的防渗结构。
防渗体包括土质防渗体和沥青混凝土防渗体。
土质防渗体是应用最广泛的防渗结构，可用作防渗体的土料范围很广。
均质坝的整个坝体都是防渗体。
分区坝堤防渗体的主要型式为心墙和斜墙。
渗流分析表明，土石坝防渗体中的水头损失并不是按直线分布的。
沥青混凝土具有较好的塑性和柔性，防渗和适应变形的能力较好，产生裂缝时，有一定的自行愈合功能，而且施工受气候的影响也小，因此适用于土石坝的防渗体材料。
在筑坝地区缺少适宜的防渗土料或采用土料施工有困难时，可考虑选用沥青混凝土心墙或斜墙。
土石坝的渗流变形主要有：管涌、流土；接触冲刷、接触流土。
形成的破坏有以下几种：①图a是砂层地基的承压水顶穿表层弱透水粉质壤土或淤泥的薄弱环节,发生局部集中渗流形成流土泉涌现象,并继而向地基的上游发展成连通的管道。
防渗墙质量缺陷对土石坝渗流控制影响
防渗墙质量缺陷对土石坝渗流控制的影响摘要: 本文中举出吴家园水库大坝作为实际例子, 通过渗流有限元的分析方法, 来对混凝土防渗墙的质量缺陷以及其对大坝渗流控制的影响进行分析。
从分析的结果可以看出, 防渗墙正常那么防渗就能满足工程安全要求; 但如果防渗墙出现缺陷, 那么坝体各部位的渗透坡降都会受到极大影响。
其中防渗墙出现裂缝的位置这一因素比裂缝的宽度对渗流控制造成的影响更大, 而防渗墙悬挂比墙体渗透系数增大对渗流控制造成的影响更大。
关键词: 防渗墙; 渗流; 土石坝abstract: this paper take wu homeland reservoir dam as an example, through the finite element analysis method, analyzes the concrete cutoff wall quality defect and its control effect on dam seepage flow. from the results of the analysis can see, impervious wall normal so impervious to meet security requirements engineering; but if the cutoff wall defects, then the various parts of the dam body seepage gradient will have a great impact on. the cutoff wall crack location of this factor than the width of crack of seepage control of greater impact, and cutoff wall hanging wall permeability coefficient than on seepage control of greater impact.key words: impervious wall of earth-rock dam; seepage 中图分类号： tv641 文献标识码：a 文章编码：混凝土防渗墙防渗效果较为可靠, 目前在国内水利工程中应用比较广泛, 国内外学者对其各方面进行了大量研究,主要为防渗墙的施工设计与应用、防渗墙的渗透特性研究、低弹模混凝土防渗墙材料的研制等进行了大量研究。
水利工程土石坝工程渗漏原因及施工中的渗流控制措施
水利工程土石坝工程渗漏原因及施工中的渗流控制措施摘要：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，因此必须加以控制本文就针对土石坝的渗流进行分析，并给出了防治措施。
关键词：土石坝；渗流；控制理论土石坝是目前水利工程建设工程中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。
与其他坝型相比较，无论从经济方面还是从施工方面，土石坝具有绝对的优势，据不完全统计，中国土石坝数量占到大坝总数的 93%。
但土石坝建设最大的病害即是渗漏，如何控制和预防渗漏是土石坝工程建设中最主要的工作之一。
1．土石坝工程渗漏的常见类型及原因分析1.1 土石坝坝体渗漏的原因随着水利工程的大力开发建设，工程的质量问题时有发生，特别是水库、坝体的渗漏问题，在洪水来临之时无法形成很好的挡护，给人们的生命和财产安全带来了很大的危害。
坝体渗漏，因坝身防渗体裂缝或者坝体施工质量等问题形成渗漏的集中通道，从而形成管涌，渗水逸出点或逸出面通常出现在下游坝坡和坝脚。
引起坝体渗漏产生的主要原因有：一是坝体单薄或土料透水性大；二是筑坝质量差，如铺碾压不实或漏压、土过厚、粘土心墙或斜墙层面结合不好等；三是反滤设施质量差，未按设计要求铺设反滤层，土石混合坝未设过渡层；四是坝后反滤排水体高度不够；五是坝下涵管、埋管的外壁与土体结合部回填不密实，涵洞未做截流环；六是坝体不均匀沉降引起的横向或水平裂缝，可能引起坝体集中渗透破坏。
1.2 土石坝坝基渗漏的原因坝基渗漏通常是由于强透水性的坝基处理不当，或坝基未作防渗处理，或坝基防渗设施失效而产生的。
引起坝基渗漏产生的主要原因有：一是缺少合理的防渗措施，在砂卵石基础上坝前未做铺盖，或铺盖长度及厚度不够、质量不好被水压击穿，或者对强透水基础，坝体与坝基部位未做截水槽、截水墙；二是库内粘土铺盖下未设反滤层，渗水压力破坏了铺盖；三是坝基清理不彻底，在进行坝基施工前未按相关规定把坝基清理干净，部分杂草、树根残留，严重影响了层面之间的贴合度，所以导致渗水发生；四是水库管理问题：由于非法施工和人为原因造成了水库天然铺盖的破坏，导致坝基渗水。
水库大坝渗流问题及防渗措施
水库大坝渗流问题及防渗措施摘要：随着我国社会经济的蓬勃发展，国内的水利工程项目也随之逐渐扩大规模。
渗流一直以来是影响水库大坝安全的重要问题，主要影响因素包括地质条件差、坝基岩体不连续或是坝体填筑材料。
目前主要的处理措施包括在基础下设置灌浆帷幕、在黏土芯接触面设置反滤层、坝体下游设置排水沟、坝址处设置防渗墙等。
由于基础材料力学性能不同、水力压裂、不均匀沉降等问题，坝体易形成裂缝并进一步加剧渗流问题，形成渗流通道，故预防水库大坝渗流的关键点就在于排水。
关键词：水库大坝；渗流问题；防渗措施引言水库大坝运行期间可能会出现渗流问题，从而威胁其安全。
需要认真研究和切实解决的危险问题，例如渗流问题、高速流引起的冲刷和侵蚀、沉积物和碎屑堵塞出口设施，甚至堵塞出口结构（如溢洪道）的闸门。
本文通过总结水库大坝渗流问题及防渗措施，预防水库大坝出现问题。
1水库大坝渗流问题1.1土石坝渗流问题所有的土石坝都有一定的渗漏，由于水库中的水通过坝体及其基础寻找阻力最小的路径，可能会对水库大坝安全造成一些危害。
如果处理和控制不当，渗流可能导致水库大坝溃决。
如果允许大量渗流继续不受阻碍，则渗透力可能会侵蚀细土颗粒，并将其冲出，导致水库大坝在内部侵蚀过程中管涌破裂，或产生隆起问题。
因此，渗流可能被视为土石坝最常见的事故，许多土石坝的失效记录在水库大坝失效登记册中。
应在设计阶段对此类危险进行防护，如果在水库大坝寿命期内出现，则必须仔细调查该情况，并应尽早采取必要的补救措施，以防止其发展为破坏条件。
通过坝体的渗流可能出现在下游面、坝趾上方或下游桥台的任何位置。
在这种情况下，应降低潜水面，以将其出口点限制在坝体内。
建造大型水坝的需要导致了分区填水坝的发展，其中可以使用不同类型的土壤材料并以防止渗漏的方式放置。
首先，中间的不透水岩芯可以是粘土，也可以是混凝土或沥青混凝土，将作为主要的防渗措施。
在岩芯的上游和下游侧，还应设计过滤区，以防止地震、沉降或水力压裂造成的岩芯裂缝中的任何残余渗流或泄漏。
浅议小型土石坝水库大坝渗漏原因与处理技术
浅议小型土石坝水库大坝渗漏原因与处理技术【摘要】水库大坝的安全问题是现代水利工程领域所面临的重要课题之一，涉及居民的人生财产安全以及国家的经济发展，其重要性不言而喻。
其中土石坝的异常渗漏是常见病害，也是重大安全隐患之一。
因此应该加强对异常漏水的处理，提高土石坝的安全性，以确保大坝的正常功能。
本文综述了土石坝水库大坝的主要渗漏原因，并且提出相应的解决措施和处理技术。
【关键词】大坝渗流；渗漏原因；大坝安全；处理技术引言水库在抵御洪涝灾害以及灌溉生产方面发挥着举足轻重的作用，为推动我国的经济发展，促进农业生产做出了巨大的贡献。
但是由于受到经济和技术等客观因素的制约影响，大部分小型土石坝水库大坝质量普遍较低。
加上管理不善，年久失修，维护欠妥，施工不佳等原因，大坝异常渗漏事件常有发生。
土石坝的异常渗漏不仅威胁下游居民的生命财产安全，极大浪费宝贵的水资源，同时也影响到农业生产，对国家粮食安全极为不利；加之对土石坝异常渗漏现象的反复处理也将会造成人力，物力，财力的极大浪费。
因此土石坝的异常渗漏现象是现代水利工程界关心的重大问题之一，也是有待解决的棘手问题。
1 土石坝的渗漏原因分析土石坝属散粒体结构，土料颗粒之间存在较大孔隙，因此水库蓄水后，在水压力的作用下，库水就会通过这些孔隙或坝体与地基的接触面向下渗水。
如渗水量在设计范围内就属正常现象，超过设计允许渗水量，或者逸水点太高、下游坡面出现渗水散浸、集中渗水、管涌、流土等类型的属异常渗漏。
总体来看，土石坝渗漏主要发生在坝体、坝基；共有坝体渗漏、坝基渗漏和绕坝渗漏三种形式：库水通过坝体在下游坡面渗出为坝体渗漏；库水通过坝基的透水层从下游坡脚或坡脚以外的薄弱部位渗水为坝基渗漏；库水绕过坝端在下游岸坡渗出属绕坝渗漏。
究其缘由，主要有以下几个方面：1.1 建筑用土料质量劣质，不符标准1.1.1 填筑土料不纯，含杂质较多由于施工方的监测不严，导致质量低下的土料鱼龙混杂，酿成巨大的安全隐患。
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土石坝防渗墙位置及厚度对大坝渗流的影响摘要在土石坝防渗中，常采用倒悬挂式防渗墙。
本文通过有限单元法对不同位置和不同厚度防渗墙的土石坝进行渗流计算，计算共包括5种工况，分析防渗墙位置及厚度对大坝渗流量及下游出逸坡降的影响。
由计算结果可以得出，防渗墙位置和厚度的变化直接影响到防渗墙的防渗效果，它们之间的联系可供设计人员参考。
关键词土石坝；防渗墙；渗流；有限元
中图分类号tu4 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）47-0186-02
0引言
在土石坝设计中，常常采用倒悬挂式防渗墙来有效控制渗流量和减少下游出逸坡降。
而防渗墙位置和厚度的确定直接影响到防渗墙的防渗效果，且对大坝安全和工程效益有着重要影响。
本文通过对不同位置和不同厚度防渗墙的土石坝进行渗流计算，比较各方案下的渗透水头和渗流量，分析防渗墙位置和厚度变化对大坝渗流的影响，从而为工程设计提供参考依据。
1渗流有限元概述
有限元法在渗流分析中，通过连续区域的离散化、插值函数的选择可推导出矩阵方程，然后组合各单元的渗透矩阵集合，可形成整个渗流区的总渗透矩阵方程。
对于无源汇和各向异性二维稳定渗流场，其基本微分方程可表示为：（1）式中：h为水头；kx，ky分
别为x、y方向上的渗透系数。
此微分方程的定解条件（边界条件）为：
1）定水头边界：当渗流区域的某一部分边界上的水头已知时，边界条件为:
2）定流量边界：当渗流区域的某一部分边界上的法向流速已知时，边界条件为：
由变分原理，式（1）的定解问题等价于式（2）能量泛函的极值问题。
对计算区域进行离散化，并对每个单元水头插值，最终得到有限元法求解渗流场的方程组为：（3）
式中为整体渗透矩阵；为待求的结点水头向量；为常数项列阵，可由已知边界条件得到。
求解总体方程组（3），就可以得到各结点的水头值。
进而可求得相应的水力比降和渗透流量。
2工程算例
某土石坝最大坝高80m，坝顶宽8m。
坝前水深75m，坝后水深10m，坝前坡度为1：1.4，坝后坡度为1：1.5。
坝踵向上游，坝址向下游以及河床向下分别为一倍坝高，坝基长为400m(即
ab=cd=ae=df=80m，ef=400m)。
坝体坝基渗透系数为0.006cm/s，防渗墙渗透系数为0.00002cm/s。
大坝防渗采用以下五种方案，方案1、4、5采用斜墙和垂直防渗墙联立防渗，方案2、3采用心墙和垂直防渗墙联立防渗。
1）方案1，有限元计算网格图共划分214个单元，有131个结点。
斜墙及垂直防渗墙的厚度为5m；
2）方案2，有限元计算网格图共划分223个单元，有137个结点。
心墙及垂直防渗墙的厚度为3m；
3）方案3，有限元计算网格图共划分212个单元，有131个结点。
心墙及垂直防渗墙的厚度为3m；
4）方案4，有限元计算网格图共划分214个单元，有131个结点。
斜墙及垂直防渗墙的厚度为3m；
5）方案5，有限元计算网格图共划分214个单元，有131个结点。
斜墙及垂直防渗墙的厚度为1m。
3计算结果分析
通过以上分析，将5种方案下的渗流结果列于表1和表2，如下：计算
方案大坝总渗流量
（×10-3m3/s）断面渗流量（×10-3m3/s）
计算方案出逸点位置水头（m）自由面上防渗墙前后水头降低值（m）
综合分析以上计算结果，可以看出：
1）在防渗墙深度和厚度相同的情况下，即方案1、2、3中，方案1的总渗流量为1.315×10-2m3/s，下游断面s1、s2、s3、s4处的渗流量分别为0.94×10-3m3/s、0.57×10-3m3/s、0.34×
10-3m3/s、0.21×10-3m3/s，出逸点位置水头为19.019m，较另外两种方案有明显的优势，且防渗墙越靠近上游，大坝总渗流量越小，所取下游断面处渗流量也越小，出逸点位置水头亦越低，防渗效果越好。
由此可见方案1为最佳方案。
2）在防渗墙深度和位置相同的情况下，即方案1、4、5中，方案5的总渗流量为1.240×10-2m3/s，下游断面s1、s2、s3、s4处的渗流量分别为0.86×10-3m3/s、0.52×10-3m3/s、0.32×
10-3m3/s、0.19×10-3m3/s，出逸点位置水头为17.809m，较另外两种方案有明显的优势，且所取防渗墙越厚，大坝总渗流量越小，所取下游断面处渗流量也越小，出逸点位置水头亦越低，防渗效果越好。
由此得出方案5为最佳方案。
3）就自由面上防渗墙前后水头降低值来说，采用心墙和垂直防渗墙防渗较采用斜墙和垂直防渗墙防渗有优势，且防渗墙位置越靠近下游，防渗墙越厚，降低值越大。
这仅是从局部而言的，如果考虑局部要求的话，可适当参考。
4结论
目前，关于土石坝防渗墙的理论还不完善。
本文通过理论分析，利用有限单元法对不同位置和不同厚度防渗墙的土石坝进行渗流
计算，得出采用防渗墙防渗的最佳方案。
即防渗墙位置越靠近上游坝基，防渗效果越好；防渗墙设置的越厚，防渗效果越好。
但对于具体的工程而言，由于工程地质条件的复杂，且受施工条件的限制，
再加上经济方面的考虑，不可能全部采用防渗墙在坝基最上游和防渗墙最厚的方案，但是可以在满足地质、施工和经济的条件下，把防渗墙尽量设置在靠坝基上游的位置和尽量选取较厚的防渗墙来防渗。
参考文献
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