堤坝渗流分析与防渗技术研究

堤坝渗流分析与防渗技术研究②沥青混凝土心墙与岸坡混凝土基座的连结由于沥青混凝土的粘弹塑性性质，在长期水压力作用下，心墙比基岩和混凝土构件更容易变形，因此，应注意使柔性的沥青混凝土压在刚性构件上，并尽可能增大接触面积。另外，水库蓄水后水压力引起水平拉力，会使沥青混凝土心墙产生一定的水平位移。所以，沥青混凝土心墙同周边的连接是防渗系统结构的关键，处理的好坏，将直接影响大坝的安全运行。根据《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范》（DL/T5411-2009）附录C并参考国内外许多工程实例，并结合本工程地形地质条件，将岸坡削成缓于1:0.25的斜坡，以保证心墙与接触面为压力接缝。并浇筑宽5.0m，厚2.0m的混凝土基座与心墙扩大的端部连接，混凝土基座与基岩连接，其下设帷幕灌浆及固结灌浆。结构物间接缝的胶结过渡材料，一般是渗漏处理的关键部位，必须保证其耐久性和抗渗性，要求具有一定的结构粘度和异变指数。为增大粘结力并适应心墙水平变形，沥青混凝土心墙与混凝土底板连接之间，使用沥青涂料和沥青玛蹄脂进行处理。在干净的混凝土底板表面上，先涂刷一层沥青浆（即冷底子油），再喷涂一层厚10mm的沥青玛蹄脂。并在沥青心墙与基座混凝土间设铜片止水连接。沥青混凝土心墙与左、右岸坡混凝土基座连接见图5-2。PAGE13 (a)沥青混凝土心墙与坝基基座连接详图(b)沥青混凝土心墙与岸坡基座连接详图图5-2沥青混凝土心墙与混凝土基座连接详图5.2.3反滤体排水设计为降低浸润线高度，在坝体渗流处设置排水棱体，排水棱体顶高程为1457.20m，水平宽3m，高10m，上游坡度1:1.1，下游坡度与坝坡相同为1:2.0。采用块石料填筑，最大粒径小于400mm，渗透系数大于1×10-1cm/s。5.3大坝渗流分析5.3.1计算理论及方法大坝渗流计算采用平面有限元法，渗流场水头函数满足如下方程: 5-1水头边界 5-2流量边界 5-3流量边界式中：1和2为流量边界；q为流量函数；h为水头函数；t为时间；x、y为坐标。将渗流区域进行单元划分，以节点水头H作为待求值，可以得到与式（5-1）等价计算方程，如下： 5-4式中：[K]由各单元[K]e组成，单元中ij元素表达如下： 5-5求解方程组（5-5）可以得出各结点水头值，进而绘制等势线和流网，计算出各点渗流比降、渗流速度及通过断面的单宽流量，经过5~6次迭代计算出浸润线及逸出点位置。5.3.2计算工况及计算参数渗流计算选取坝体最大断面即典型剖面进行。根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)规定，并结合本水库的运行情况，选取4个渗流计算工况，如表5-2所示。表5-2大坝渗流计算工况计算工况工况1：正常蓄水位1493.001452.05工况2：设计洪水位1493.301452.05工况3：校核洪水位1494.201452.20工况4：库水位降落期1493.00～1464.501452.05渗流计算中采用的坝体、坝基各分区材料渗透系数根据室内土工试验及类似工程经验选定，见表5-3。表5-3坝体、坝基各分区材料渗透系数取值土料类别渗透系数k（cm/s）沥青心墙1×10-8砂砾石料4.4×10-3开采堆石料1.3×10-2排水体1.5×10-1坝基4.11×10-35.3.3计算成果分析计算得到的各工况大坝渗流场等势线分布见图5-3～图5-6，相关渗流要素计算成果见表5-4。图5-3正常蓄水位时渗流场等势线、浸润线分布图图5-4设计洪水位时渗流场等势线、浸润线分布图图5-5校核洪水位时渗流场等势线、浸润线分布图图5-6库水位降落时渗流场等势线、浸润线分布图表5-4最大横断面渗透坡降和渗流量表计算工况坝壳料逸出坡降逸出点高程单宽渗流量(m3/d·m)工况1：正常蓄水位0.0481452.330.264工况2：设计洪水位0.0471452.310.305工况3：校核洪水位0.0761452.560.412工况4：库水位降落期0.0391452.150.112由图5-3~图5-6及表5-4可知，在正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位及库水位降落期4个计算工况下，坝体浸润线均从排水棱体中逸出，下游坝壳料最大逸出坡降为0.076，小于坝体填土允许出逸比降0.30，因此该坝不会产生渗透破坏。5.4小结某水库大坝针对高陡边坡和覆盖层较深等地形地质条件，选定沥青混凝土心墙坝，坝体防渗处理采用上墙下幕的方案。经渗流稳定分析，防渗体系消减压力水头效果明显，坝体渗流稳定，防渗体系设计合理。

6结论与展望堤坝的安全与否关系到百姓的生命安全，其中堤坝的渗流是重中之重，那么如何发现渗流如何检测渗流是广大工程技术人员最为关心的事。我们要研究渗流必须有基础理论知识，如:达西定律、渗流系数、基本方程，只有有了理论基础才能了解渗流的原因和问题所在，如:堤坝渗透破坏严重、堤坝本身存在裂缝、截渗沟淤积严重、地震液化问题、堤坝安全监测问题等等。为此，我们才能提出相应的堤坝防渗的加固措施，如:前堵型防渗、后排型防渗、中间截型防渗，从中选择适合实际情况的方案以防止渗流。

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