土石坝防渗变形处理措施方案

中央广播电视大学人才培养模式改革

与开放教育试点水利水电专业论文

土石坝防渗变形的处理措施

学校：新乡广播电视大学

姓名: 苗顺跃

学号： 1341001258909

指导老师：周长社

完成时间：2015年05月 08日

目录

内容摘要 (1)

一、渗透变形的概念及理解 (2)

二、水利工程土石坝的分类与特征 (3)

三、土石坝渗漏的途径及其危害 (3)

四、水利工程土石坝渗漏的原因 (4)

五、对土石坝渗漏问题采取的处理措施 (5)

六、对土石坝的养护 (7)

参考文献 (9)

内容摘要：随着我国水利工程建设事业的不断发展，土石坝在我国的水利工程建设中有着越来越广泛的应用。土石坝与其他坝型相比而言，其优势是施工的便捷性、材料的经济性。据不完全统计，中国土石坝数量占到大坝总数的93%。据有关部门统计，我国现有小型水库八万一千余座，中型水库二千六百余座，大型水库四百余座（其中三百余座属于水利部门管理），共计八万四千余座。这些水库中较多存在着安全隐患，其中以因为渗漏引起变形而造成病险土石坝最为普遍，这主要是由于这些水库大多兴建于我国经济基础相对落后、资金严重不足的五六十年代。治理好土石坝因为渗漏而导致的变形问题直接关系着我国水利建设和人民的生命财产安全，采取有效措施处理土石坝防渗变形问题是水利工程建设中当务之急。但土石坝建设最大的病害主要是工程质量问题，具体表现在渗漏、滑坡和裂缝。概括起来，是一个防渗加固问题，一般处理防渗的原则是“上堵下排”。上堵的措施有垂直防渗和水平防渗。垂直防渗有混凝土防渗墙、高压喷射灌浆防渗、劈裂灌浆防渗、冲抓套井回填防渗、倒挂井防渗、土工合成材料防渗、射水造孔混凝土墙防渗和岩溶帷幕灌浆防渗等。水平防渗有人工粘土铺盖和利用天然铺盖等，并结合下排的措施有：在坝体背水坡脚附近开挖导渗沟、减压井和盖重压渗等。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，因此，本文以水利工程土石坝坝体渗流为研究对象，就土石坝坝体防渗处理措施进行探究。

土石坝防渗变形的处理措施

近些年来，特别是2011年中央一号文件《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》出台后，水利投资大幅增加，水利建设掀起了新一轮高潮，水利建设成绩斐然，水利工程发挥了巨大效益。在水利建设中，土石坝得到了越来越广泛的应用。而土石坝渗漏问题直接危及水利工程安全，并直接影响工程效益的发挥，必须认真研究、在实践中探索有效的防渗技术，切实解决渗漏变形问题，确保工程安全，确保工程保护范围内的广大人民群众生命财产安全。

一、渗透变形的概念及理解

渗透变形是指坝体及坝基中的渗流，由于其机械或化学作用，使土体产生局部破坏。渗透变形的形式与土料性质、土粒级配、水流条件以及防渗、排渗措施等因素有关。粗粒土渗透变形破坏坡降的大小是水利水电工程中需要考虑的问题，我国科学家在总结前人的经验基础上，根据单颗粒水力平衡关系，总结出了管涌的临界水力坡降简化式，国内外一些渗流理论专家根据力学平衡原理，通过理论推导，得出一些管涌和流土的临界水力坡降模型公式。如太沙基模型公式、伊斯托明娜管涌型土的抗渗坡降公式、扎马林模型公式、沙金煊公式、中国水利水电科学研究院公式等，其具体形式在这里不再列举，这些公式都未考虑与级配特征有关的参数。目前的试验研究发现，这些理论公式与实测值之间存在一些差距，在工程中未能得到较好的应用。

有关渗透变形的研究，大多学者是从试验的角度进行的探索，分别从渗透试验中发现随着粗细颗粒级配的不同，土的渗透机理将会发生改变，粗粒料较多时，粗粒形成骨架，细颗粒充填其中，土的渗透破坏性质取决于粗颗粒的特征当粗粒含量较少时，不足以形成骨架，粗颗粒是散乱地堆积在细颗粒当中，土的渗透稳定性类似于细粒料。不均匀系数小的土，颗粒大小均匀，骨料与填料区别不明显，土体不能形成骨架结构，如果粒径较小，在较小的水头下，出口处小颗粒被水流带走，并逐渐发展为流土破坏。如果不均匀系数较大，曲率系数也较大，土体缺乏中间粒径，在土体结构中，大颗粒形成的骨架结构空隙较大，小颗粒在大空隙中处于自由状态，在较小的水力坡降下，小颗粒土体被带走，形成管涌破坏，这种破坏形式由于粗颗粒骨架还存在，还能承担一定的水力坡降，土体结构并未完全破坏。如土体不均匀系数较大，曲率系数为1～3，土体级配良好，土体中颗

粒大小渐变，空隙中填料被约束而处于固定状态，渗透破坏形式表现为流土破坏。渗流控制从20世纪80年代开始，闸坝基础渗流控制的原则逐渐明确为防渗、排渗与反滤层保护渗流出口相结合。对土石坝透水地基渗流控制方法主要有:设置截水槽，浇筑混凝土防渗墙或设灌浆帷幕，铺筑上游水平防渗铺盖等。

二、水利工程土石坝的分类与特征

根据施工方法的差异，土石坝又可以划分为：碾压式土石坝、冲填式土石坝、定向爆破堆土石坝、水中填土石坝等等。而在水利工程中使用最多的则是碾压式的土石坝。以坝的高度来分，则可以划分为低土石坝、高土石坝、中土石坝三类。其中，高土石坝技术是近代发展使用的。碾压式土石坝根据土料的配置与防渗类型，可以划分为均质土石坝、土质心墙坝、土质斜墙坝等等。

水利工程土石坝作为一种历史悠久、建设便捷的坝型。土石坝的优势在便于就地取材，在一定程度上能够节省建坝所需的水泥、钢筋等建筑材料，有利于节省材料运输的费用。同时，土石坝的结构较为简单，有利于后期的坝维修、加高等工程的开展。其次，土石坝的坝体是土石散粒体的结构，所以具备了良好的变形适应能力，对地基要求相对较低。再次，土石坝的施工技术较为简单，工序较少，有利于组合机械进行快速的施工。但是土石坝也有自身的不足，例如：一般的土石坝是不能溢流的，土石坝建设过程中粘性土料的施工容易受气候等因素的影响等。

三、土石坝渗漏的途径及其危害

土石坝渗漏除沿地基的断层破碎带或岩溶地层向下渗漏外，一般均沿坝身土料、坝基土体或绕过坝端渗向下游，即所谓的坝身渗漏、坝基渗漏及绕坝渗漏。这些渗漏过大时将造成一下危害。

1、损失蓄水量

一般正常的渗漏所损失的水量与水库蓄水量相比，其值很小。若对坝基的工程地质和水文地质条件重视不够，未作必要的调查研究，更未作必要的调查研究，更未作防渗处理，则蓄水后会造成大量渗漏，甚至无法蓄水。

2、抬高浸润线

严重的坝身渗漏、坝基渗漏或绕坝渗漏，常会导致土石坝坝身浸润线抬高，使下游坝坡出现散浸现象，降低坝体的抗剪强度，甚至造成坝体滑坡。