水利工程中土体加固的快硬型浆液模型试验研究

水利工程中土体加固的快硬型浆液模型

试验研究

摘要：近年来,大型水电站事故时有发生,对水利水电设备及水利工程建设过

程中的可靠性要求越来越高,因此竣工后对建筑结构的承载能力及强度进行定期

检测维护就非常必要。土坝作为水利工程中应用广泛的一种坝体结构,应用年代

较长,坝体高度较低,且一般采用当地土壤材料建造而成。在灌浆施工过程中存在

较多问题,如凝固结石体的韧性差,当出现剪切变形或张拉变形时会因不能适应变

形而发生破坏失效。比韧性差更严重的问题是凝结硬化时间长,且灌浆材料用量

越大,硬化时间越长,强度也越低。此外,由于大坝和堤岸工程主体直接与水接触,

无机灌浆材料在水流作用下若长时间不凝结固化,会导致材料中的可溶性成分消

散在水流中,进而导致水化反应不充分,硬化后的强度将会严重折损。与无机材料

相比,有机灌浆材料的凝结时间更短,其中尤以沥青材料使用最为广泛。基于此，

本篇文章对水利工程中土体加固的快硬型浆液模型试验进行研究，以供参考。

关键词：水利工程；土体加固；快硬型浆液模型；试验研究

引言

在对水利工程进行建设时，出现土坝不稳定的现象是很常见的，面对这一问题，相关工作人员要对其进行重视，从而使得水利工程能够更好的被建设。在具

体的施工过程中，如果土坝失稳，那么就会导致水利工程质量下降，更甚至会威

胁人民的生命安全。面对这一现象，相关工作人员需要采取一定措施来进行解决，从而保证土坝的稳定性。在具体的施工过程中，由于地质结构较为复杂，因此导

致土坝稳定性的因素较多，因此相关工作人员要对其进行重视。

1水利工程土坝防渗加固的重要性

水利工程建设的主要目的是对水流进行控制，对水量进行调节，在预防洪涝

灾害的同时，满足人们生产生活对水资源的现实需求。土坝是水利工程的核心组

成部分，占据了水利工程总工程量的80%~90%，做好土坝建设十分关键。从目前来看，我国有相当一部分水利工程都建成于20世纪60~70年代，经过长期的运行，多数水库土坝出现了渗漏问题，影响了土坝整体的稳定性和运行的安全性，严重的渗漏甚至可能导致坝体或者坝基变形。通过土坝防渗加固，能够有效清除水利工程土坝中存在的安全隐患，提升土坝的防洪能力，充分发挥土坝的作用，提高水利工程的使用效率，也可以维护周边生态环境，减少水土流失问题。

2影响边坡稳定性的因素

在水利工程建设的过程中，由于边坡的质量会受到外部环境的影响，从而导致边坡质量下降。影响边坡结构稳定性的因素主要有土体质量、边坡施工技术、边坡角度以及岩土黏结性等。除此之外，水利工程所处环境的地下水位也会对边坡稳定性造成影响。若水位较高，那么就会出现滑坡现象。如果天气较为恶劣，那么就可能会导致堤坝出现缺口，进而导致边坡出现塌陷现象。边坡结构的岩土质量也会对边坡的稳定性造成影响。如果如果边坡结构的密实度较高，那么稳定性也较高。稳定性较高的岩体和土体可以有效降低滑坡现象发生的概率。面对这一现象相关工作人员要采取一定的措施对其进行解决，从而使得边坡质量提高。在对边坡的稳定性进行衡量时，相关工作人员需要对边坡的岩体以及土体进行考虑。在对边坡进行建设时，相关工作人员也要重视坡构成物质的结实度，这样不进能够促进边坡稳定性的提高，而且也能够有效促进水利工程质量的提高。在对边坡进行加固时，相关工作人员要重视地质条件所造成的影响。除此之外，也要重视岩土压力以及水压力等外力所造成的影响。

3水利工程中土体加固的快硬型浆液模型试验

平面模型采用几何尺寸为0.3m×0.3m×0.03m的盒子形式。盒子里部分装满所研究的介质,并在表面制作一个贯通的小槽。介质采用0.315~0.60mm级配的预处理河砂,将水注入到槽中,然后观察其渗透过程。因此,水利工程中的多孔土壤材料是通过砂土混合来模拟的,而快速硬化液采用水来进行模拟。一维模型用玻璃管来模拟,玻璃管部分填充了所研究的材料。与平面模型相同,使用相同级配的沙子,用水模拟该快硬型浆液。碎片模型是根据一维模型制作的,其基本组件是可拆卸的金属垂直管,其中部分填充有多孔土壤材料碎片。模型研究中碎石是最可

取的多孔土壤材料,故用碎石材料对玻璃管进行填充,然后将快速硬化浆液应用到碎石材料上进行模拟。所有模型研究均是基于浆液溢出技术的使用及重力对多孔介质的影响而产生的渗透。同时,将浆液渗入多孔土壤块体的渗透深度作为研究的关键参数。浆液渗透参数先设定为一个固定值,在重复试验完成后,再根据自然条件进行修正并重新计算。

4水平防渗加固技术

4.1水平防渗加固技术

（1）对于大面积渗漏问题，考虑到对防渗加固技术的要求较高，工作人员需要先对水量进行测量，对照工程的具体情况做好全面、细致的分析，结合分析结论，确定防渗加固的关键点。（2）应做好全坝分析，针对存在结构缺陷的水利工程堤坝，选择相应的透水压力渗透平台技术。但是，在实际应用中，虽然其有着良好的防渗加固效果，却也存在施工难度较大的问题。（3）如果需要对堤坝渗流量进行控制，可以选择临水截渗技术，该技术有良好的持续性，加固效果稳定可靠。

4.2采用混凝土抗滑桩进行加固

混凝土抗滑桩加固技术主要是指在沿边坡外侧打一排或多排深入滑床的混凝土桩，从而使其该结构能够对边坡滑体进行限制。在使用混凝土桩进行加固时，在对间距进行设计时，相关工作人员要对其进行重视。抗滑桩的设置具有很多形式，其可以是相连的，也可以是相互间隔的，更可以是下部间隔、顶部连接的。在对混凝土抗滑桩进行使用时，相关工作人员要根据现场的实际情况进行选择，这样能够更好的促进水利工程质量的提高。

5水利工程中土体加固的快硬型浆液模型试验的结构分析

采用碎石作为多孔土壤材料,使用热沥青作为速硬化液这一性价比较高的方案。在模型研究中,快速硬化浆液(即热沥青)通过不同的浆液进行建模:(1)在槽—孔模型中采用甘油来进行模拟。同时,为了提供试验正确性,其体积在0.5mL至1.0mL的范围内变化;(2)在平面模型中采用水来进行模拟。添至土壤材料上的水