【土石坝渗漏区形态特征与类型分布分析案例2000字】

土石坝渗漏区形态特征与类型分布分析案例1、1土石坝周围土体渗流规律研究1.1.1非饱和土达西定律一般情况下，大坝的土体都属于非饱和土，大坝产生渗漏时，会形成一个渗漏区，渗漏区域内的水流遵循非饱和土的达西定律。地质雷达是通过对地下土体介质电磁属性的变化对地下进行探测，而土体的含水率又会极大的影响土体的电磁属性，因此正确模拟大坝渗漏区的形态及含水率的大小，对土体介质的电磁属性，建立GPR渗漏睁眼模型有着重要意义。在非饱和土的渗流中，渗透率是与材料变量建立相关函数的参数。，材料变量主要有孔隙率、孔隙比、孔隙中液体的密度，黏度、孔隙的含水量，饱和度等。Dacry定律原先是在饱和土中使用，后来经过验证也适用于非饱和土。ν=κ（θ）J（2-1）达西定律指出，由多孔介质中流出的水的速度ν与相关的水头梯度呈线性相关用二流微分控制方成表示为：∂∂x（kx∂H式中：H——总水头；kxkyQ——施加的流量边界；θ——单位体积含水量；t——时间。由上式可知，单位土体含水率的变化就是某点单位时间内流入与流出的差量，也就是x，y两个方向上流通量的改变率相加。而在饱和的情况下，改变率为0，则上式可以写成：∂∂x土的应力状态以及性质决定了土体的含水率，饱和土的应力状态用σ—μα表达，非饱和土的应力状态用σ—μ式中：σ——总应力；μθαμw在应力不变下也就是没有加卸载且空隙气压假定为大气压，由此推出（2-3）式最后得到∂∂x（k式中：mwγw1.1.2土壤土水特征曲线由已知的体积含水量θ及渗透系数k，可以在非饱和土中建立一个模型来求解渗流场的基本方程。举出几种含水量θ与吸力φ的拟合与预测模型Brooks-Corey模型他们两个提出的是最早模拟土-水曲线特征方法之一，在大量的实验数据为基础，Brooks与Corey提出与土“孔径分布指数λ”相关的一个幂函数表达式，它由两部分组成。θ=θs式中：θsθsψbλ=—孔径分布指数。该类模型比较适合粗粒土，因为在土体变化很小时就可以把孔隙水排出。，当含水量与残余含水量相近时，吸力大，不适合用该类模型。Fredlund-Xing模型Fredlund与Xing由孔径分布提出该模型，表达式是：θ=C（ψ）θs式中：ψ——吸力；a、m、n——拟合参数；e——自然对数常量；C（ψ）——修正因子；θ=0时ψ=106C（ψ）=1−ln式中：ψr他们两个还提出了一个图解法，结合测量曲线可以得到a、m、n、三个拟合参数的数值。当0<ψ<106van-Gennuchten模型该模型是在上一个模型的基础上能更好地模拟出实际的土水特征曲线，表达式：θ=Se=1m=1−1/n（2-9）1.2土石坝的不同渗漏类型及原因水库内蓄水后，水会对坝基以及两岸产生一定得水压力，在该压力下，水流会沿着土体中的小的孔隙流动，向下渗去，因此，会对大坝产生一定的安全隐患，正常情况下，水的渗流量会比较小，不会对坝基或者坝体造成什么破坏，但是当水流渗流量比较大时，含有较多的泥沙，就会容易产生管涌，流土等一些常见的渗透破坏。结合国内的许多实际案例分析可知，大多土坝发生的安全事故都是因为异常渗漏引起的。异常渗漏发生在大坝的不同部位主要包括：坝身渗漏、坝基渗漏、绕坝渗漏、接触渗漏。①坝身渗漏。在建筑土石坝时，因为设计问题选择不合适的筑坝材料，防渗性能不好；施工阶段施工不符合施工规范，填土层没有压实，土料的含水量过大，使得土石坝土体的渗透系数增大，当水库的水量逐渐增加时，水位的升高会使得坝体受到的水压力不断提高，在土坝的背水坡面就会形成渗漏的逸出点，当出现多个逸出点时，就有可能导致更严重的大坝事故。②坝基渗漏。在勘探时，大坝附近的地层结构没有勘察清楚，因此在大坝的防渗设计时没有采取合理有效的措施，坝前的水平铺盖层的长度、厚度、以及材料选择方面的不合理，碾压不够；施工时，防渗措施没有达到施工要求，管理的不恰当，都会导致透水层的出现，水压力的升高，会形成透水通道，水流会从坝体一些薄弱的部位渗出，形成逸出点，甚至混合泥沙，使坝体逐渐沼泽化。③绕坝渗漏。坝的两端地质条件比较差，往往存在有破碎带或者节理发育，存在有砂砾以及卵石透水层；由于施工原因导致覆盖层的破坏；白蚁等动物或者植物腐烂后造成的孔洞等。造成大坝坝端浸润线的升高，在大坝的后背会出现土体的湿润软化，水流会形成集中渗漏从岸坡下游逸出，甚至会造成坝体的滑坡。④接触渗漏。当坝基底部清理不