土石壩滲流觀測方法分析

蔣春霞

(黑龍江省八五六農(nóng)場水務(wù)局，黑龍江虎林 158418)

土石壩滲流觀測方法分析

蔣春霞

(黑龍江省八五六農(nóng)場水務(wù)局，黑龍江虎林 158418)

為保障土石壩的安全運行，對土石壩進行滲流量觀測顯得尤為重要。過大的滲透流量，將會對地基軟土和壩體本身產(chǎn)生沖刷破壞;發(fā)展到嚴重程度時，將會無法控制，最后導(dǎo)致大壩饋決。及時發(fā)現(xiàn)較大的滲流量，便于分析原因，進而采取有效的補救措施，可以大大降低土石壩失事的概率。

土石壩;滲流觀測;正常滲流;異常滲流;測壓管法;浸潤線

水庫建成蓄水后，在上下游水頭差的作用下，壩體和壩基會出現(xiàn)滲流。滲流分正常滲流和異常滲流。異常滲流往往會逐漸發(fā)展并對建筑物造成破壞。對于正常滲流，水利工程中是允許的。但是在一定外界條件下，正常滲流有可能轉(zhuǎn)化為異常滲流。所以，對水庫中的滲流現(xiàn)象，必須要有足夠的重視，并進行認真的檢查觀測，從滲流的現(xiàn)象、部位、程度來分析并判斷工程建筑物的運行狀態(tài)，保證水庫安全運用。

1 測壓管法測定土石壩浸潤線

測壓管法是在壩體選擇有代表性的橫斷面，埋設(shè)適當數(shù)量的測壓管，通過測量測壓管中的水位來獲得浸潤線位置的一種方法。

土石壩浸潤線觀測的測點應(yīng)根據(jù)水庫的重要性和規(guī)模大小、壩體類型、斷面型式、壩基地質(zhì)情況以及防滲、排水結(jié)構(gòu)等進行布置。一般選擇有代表性、能反映主要滲流情況以及預(yù)計有可能出現(xiàn)異常滲流的橫斷面，作為浸潤線觀測斷面。例如選擇最大壩高、老河床、合龍段以及地質(zhì)情況復(fù)雜的橫斷面。在設(shè)計時進行浸潤線計算的斷面，最好也作為觀測斷面，以便與設(shè)計進行比較。橫斷面間距一般為100～200 m，如果壩體較長、斷面情況大體相同，可以適當增大間距。對于一般大型和重要的中型水庫，浸潤線觀測斷面≥3個，一般中型水庫應(yīng)≥2個。

1)具有反濾壩址的均質(zhì)土壩，在上游壩肩和反濾壩址上游各布置一根測壓管，其間根據(jù)具體情況布置一根或數(shù)根測壓管。

2)具有水平反濾層的均質(zhì)土壩，在上游壩肩以及水平反濾層的起點處各布置一根測壓管，其間視情況而定。也可在水平反濾層上增設(shè)一根測壓管。

3)對于塑性心墻，如心墻較寬，可在心墻布置2～3根測壓管，在下游透水料緊靠心墻外和反濾層壩址上游端各埋設(shè)一根測壓管。

如心墻較窄，可在心墻上下游和反濾壩址上游端各布置一根測壓管，其間根據(jù)具體情況布置。

4)對于塑性斜墻壩，在緊靠斜墻下游埋沒一根測壓管，反濾壩址上游端埋設(shè)一根測壓管，其間距視具體情況布置。緊靠斜墻的測壓管，為了不破壞斜墻的防滲性能并便于觀測，通常采用有水平管段的L形測壓管。水平管段略傾斜，進水管端稍低，坡度在5%左右，以避免氣塞現(xiàn)象。水平管段的坡度還應(yīng)考慮壩基的沉陷，防止形成倒坡。

5)其他壩型的測壓管布置，可考慮上述原則進行。需要在壩的上游壩坡埋沒測壓管時，應(yīng)盡可能布置在最高洪水位以上，如必須埋設(shè)在最高洪水位以下時，需注意當水庫水位上升將掩沒管口時，用水泥沙漿將管口封堵。

2 壩基滲水壓力觀測

壩基滲水壓力通常是在壩基埋設(shè)測壓管進行觀測，也可用滲壓計觀測。測壓管的布置根據(jù)地基地質(zhì)情況、防滲排水設(shè)施的結(jié)構(gòu)形式，以及有可能發(fā)生滲透變形的部位而定。

2.1 測壓管的布置

測壓管沿滲流方向布置，一般結(jié)合浸潤線斷面布置。不同地質(zhì)狀況布置形式不一樣。

1)均質(zhì)砂礫石地基，一般垂直壩軸線布置2～3個觀測橫斷面，每個橫斷面布設(shè)3根測壓管。

具有水平防滲鋪蓋的均質(zhì)壩，一般每個斷面埋設(shè)4根測壓管，上游壩肩、下游坡、反濾壩趾上下游各埋設(shè)1根。對有塑性截水墻或垂直防滲帷幕的心墻壩。一般在截水墻前后各布設(shè)1根測壓管，反濾壩趾上下游各埋設(shè)1根。對有垂直防滲設(shè)施的斜墻壩，其黏土截水墻、灌漿帷幕或混凝土防滲墻靠近上游，測壓管可全部布置在防滲設(shè)施下游。對有水平防滲設(shè)施的斜墻壩，一般在土壩施工時預(yù)埋L形測壓管。其水平管段應(yīng)有5%的坡度。

2)對于上層為相對弱透水層，下層為強透水層的雙層地基，應(yīng)垂直壩軸線至少布置2～3個觀測橫斷面，每個橫斷面布設(shè)2～4根測壓管，并將測壓管進水管段布設(shè)在強透水層中，見圖1。多層透水地基可在各層中分別埋設(shè)測壓管，每個觀測橫斷面每層不少于3根，見圖2。

圖3 雙層透水壩基滲水壓力測壓管布置示意圖

圖4 多層透水壩基滲水壓力

2.2 測壓管的結(jié)構(gòu)與管水位觀測法

壩基滲水壓力測壓管的結(jié)構(gòu)與浸潤線測壓管基本相同，只是進水管較短，一般為0.5～1 m。壩基測壓管的埋設(shè)一般在大壩施工期或水庫初蓄水前進行，造孔埋設(shè)不得用泥漿固壁，應(yīng)下套管防止塌孔。鉆進過程中應(yīng)取土樣，鑒定土的性質(zhì)，并測定高程和計算各種土層厚度，繪制鉆孔土層枝狀圖。壩基滲水壓力觀測通常與浸潤線觀測圖同時進行，并在水庫水位最高、最低以及升降變化較大時增加測次，且同時觀測上下游水位。觀測方法與浸潤線測壓管相同。

3 繞壩滲流觀測

滲流繞過兩壩端或沿著土石壩與混凝土及砌石建筑物的接觸面向下游流出，稱為繞壩滲流。如果壩與岸坡連接不好，或土石壩與混凝土及砌石建筑物接觸面連接不好，或岸坡中有強透水層.或岸坡過陡產(chǎn)生裂縫，都有可能發(fā)生集中滲流，造成滲透變形，甚至造成土石壩失事。

繞壩滲流一般也是埋設(shè)測壓管進行觀測。測壓管的布置以能使觀測成果繪出繞滲等水位線和浸潤線為原則。一般根據(jù)壩與岸坡和混凝土建筑物的連接方式，以及兩岸地質(zhì)情況、防滲排水設(shè)施的型式等確定。

繞壩滲流屬無壓滲流，其觀測實際是浸潤線觀測。因此，繞滲測壓管的構(gòu)造、埋設(shè)方法和壩體浸潤線相同。但對岸拉為堅硬巖石時，可只鉆孔而不必埋管。對于壩內(nèi)岸坡段的測壓管，進水管埋在岸坡內(nèi)，壩體內(nèi)為導(dǎo)管。若要對岸坡進行分層透水性觀測，則按壩基滲水壓力管的構(gòu)造和埋設(shè)方法進行。

4 滲流量觀測

土壩浸潤線和壩基滲水壓力觀測，能測出壩體和壩基的滲透狀況及變化過程。但由于滲透觀測點的布設(shè)有限，對一些局部滲流有可能不易發(fā)覺。再者，內(nèi)部滲透變化總與滲出壩體的滲透水量大小有一定關(guān)系。所以，為了分析滲透現(xiàn)象之間的聯(lián)系，及時發(fā)現(xiàn)異常滲流，應(yīng)進行滲流量觀測。滲流量觀測與浸潤線、壩基滲水壓力觀測比較，既直觀，又全面，而且能綜合反映出壩的滲透狀況和工作情況，所以是土石壩管理中最重要的觀測項目之一。

觀測滲流量通常是將滲流水集中引至某處進行量測。對壩體和壩基滲流量很難分清時，可在壩下游設(shè)水溝，觀測總的滲流量變化。當滲透水流可以分區(qū)攔截時，可在壩趾下游分區(qū)設(shè)集水溝觀測。滲流觀測的集水溝和量水設(shè)備應(yīng)設(shè)置在不受泄水建筑物泄水影響和不受壩面及兩岸排泄雨水影響的地方，并應(yīng)盡量使其平直整齊，便于觀測。

［1］ 梁國錢，鄭敏生，孫伯永，徐家海.土石壩滲流觀測資料分析模型及方法［J］.水利學(xué)報，2003(02).

［2］ 顧俊彥.放射性同位素在土石壩滲流觀測中的應(yīng)用［J］.大壩觀測與土工測試，1984(06).

［3］ 劉望亭，李旦江.土石壩滲流的統(tǒng)計模型［J］.大壩觀測與土工測試，1991(06).

［4］ 李宗坤，呂靜靜.土石壩觀測數(shù)據(jù)的云神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析［J］.人民黃河，2010(02).

TV698.233

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1007－7596(2011)05－0058－02

2011－01－25

蔣春霞(1967－)，女，湖南湘陰人，工程師。