土石坝渗流观测资料分析模型及方式

1、土石坝渗流观测资料分析模型及方式            摘要：为了有效地根据土石坝的原型观测资料来分析坝体和坝基中存在的渗流问题，本文以渗流理论为基础，结合工程实际，考虑了水位、降雨量、坝基排水以及时效等因素对渗流的影响，建立了土石坝坝体和坝基测压管以及通过大坝渗流量等观测资料的统计分析模型和方法。经对青山和对河口水库等工程的实际应用，说明其效果是令人满意的。 关键词：土石坝 渗流分析 渗流观测 分析模型      在土石坝坝体和坝基适

2、当部位，有计划地设置一些测压管或渗压计，以及在其下游适当部位设置观测渗流量的量水堰，并进行观测，可及时了解水库在运行过程中坝体的浸润线位置和渗流区各点渗透压力的大小，以及通过坝体和坝基渗流量的变化情况，这对大坝的渗流和稳定分析都具有很大的实际意义。对土石坝各部位的测压管水位和渗流量，选用合理的分析模型进行及时的分析是监测土石坝运行安全的重要内容。本文从渗流的支配方程入手，建立了土石坝中有压、无压渗流及其渗流量观测资料的分析模型。经过实际应用表明，它可较好地解决实际工程问题。1  土石坝渗流的支配方程     忽略地下水流动方程中的惯性项，土石坝渗流的支配

3、方程1,2为 或。在稳定渗流时，则渗流方程的 形式为：。式中：hi为测压管水位，H1、H2分别为上下游水位。对坝体基本不透水的坝基有压渗流而言，由于渗流场是不变的，故渗流场中某固定点的位势与上下游水位变化无关，基本上为一常数。若渗流场中某点的位势随时间增大，则意味着上游铺盖遭受局部破坏或在坝基内部产生渗透变形；相反，若位势减小，则意味着水库淤积或坝基内部淤填等等。因此对坝基有压渗流问题，通常可采用位势法来分析其坝基渗流情况。    2007-04-23        

4、0;   对于渗流场中有中间位势的有压渗流，则场中各点位势不仅是空间位置的函数，还与中间位势有关，中间位势固定，渗流场中各定点的位势亦固定。所以，在对坝基中设有减压井情况下的渗流分析中，应结合减压井的位势进行分析，其合理分析模型为：i=a+bj。式中：i为坝基测压管位势；j为坝基排水减压井位势；a、b为回归系数。    青山水库是浙江省的一座大(2)型水利工程，坝基属双层地基，并采取了铺盖、减压井和反滤盖重等渗流控制措施。其坝基的渗流是属于有中间位势的有压渗流。作者采用了测压管位势与减压井位势的相关分析，然后对各个特定减压井位势下各测压管位势进

5、行分析，进一步搞清了坝基所存在的渗透变形问题。现以典型的0+400观测断面（观测设施的断面布置见图1）为例3进行分析。该断面历年测压管位势与减压井位势的相关系数见表1。减压井特定位势下的测压管历年位势过程线见图2。 表1 历年测压管位势与减压井位势的相关系数管号19891990199119921993199419951996199719981999B4d4E4F40.8360.9830.9340.9900.9080.9700.9620.9890.8880.9750.9870.9960.9500.9740.8960.9890.8490.9350.9660.9650.4410.9070.9820.

6、9770.0320.9780.9800.9770.5610.9550.9800.9910.366    2007-04-23        0.9650.9810.9910.5190.9430.9560.9720.0370.9480.8980.993(3)    2007-04-23        式中：h为测压管水位；H为当日库水位；Hi-j为前期库水位的

7、均值；R0为当日降雨量；Ri-j为前期平均降雨量；为时效。    针对青山水库0+400断面的4支坝体测压管，参照上述模型，其回归方程3为 图3 测压管实测与模型拟合曲线 表2  各坝体测压管回归分析简要成果测压管号样本数复相关系数标准差F检验值F0.01临界值A4C4G41G42353852843490.9500.8810.8940.9450.3580.3610.2390.166187451223442.133.242.252.854      2007-04-23  &#

8、160;     渗流量观测资料的分析    渗流量观测不仅能了解水库的渗漏损失，更重要的是它能有效地监视土石坝的安全情况，如果渗流量随时间发生了较大的变化，则意味着渗流场内可能己产生局部的渗透破坏现象，就应及时找出其原因并采取必要的补救措施。大坝总渗流量通常由3部分组成：(1)通过坝体的渗流量；(2)通过坝基的渗流量；(3)通过两岸绕渗或两岸地下水补给的渗流量。为了监测各部分的渗透稳定性，应尽量做到分区观测。    渗流量的大小除直接受上下游水位变化的影响，还与大坝断面轮廓、坝体和坝基土渗透系数大小以及其防渗排水设施等因素有关。此外，由于土体固结、坝前淤积，坝体或坝基产生渗透变形而导致渗流出口土体被冲刷。由于温度变化而会改变水的粘滞性和影响基岩裂隙的张开度等，以上这些因素均会对渗流量产生影响。综上所述，影响渗流量的因素主要包括；上下游水位、降雨量、时