碾壓式均質(zhì)土壩滲流穩(wěn)定性分析

金望杰

【摘 要】在碾壓式均質(zhì)土壩施工工程中，如果施工人員沒(méi)有對(duì)大壩碾壓施工工藝進(jìn)行嚴(yán)格的要求，那么就使得土壩的密實(shí)度和你含水量無(wú)法滿足工程施工的要求，從而導(dǎo)致碾壓式土壩結(jié)構(gòu)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，致使土石壩的整體性和安全性不符合工程施工的標(biāo)準(zhǔn)。本文根據(jù)工程實(shí)例，對(duì)土壩的滲漏穩(wěn)定性受破壞的因素和相應(yīng)的加固技術(shù)進(jìn)行介紹，并且通過(guò)大壩滲漏計(jì)算和測(cè)繪的方法，對(duì)相應(yīng)的防滲措施進(jìn)行分析，以供參考。

【關(guān)鍵詞】碾壓式均質(zhì)土壩；滲漏；穩(wěn)定性；防滲措施

目前，在碾壓式均質(zhì)土壩建設(shè)施工的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)土壩密實(shí)度不合理、含水量差等方面的現(xiàn)象，這就容易使得土石壩長(zhǎng)期荷載的作用下，其壩體的整體性和穩(wěn)定性受到嚴(yán)重的影響，從而出現(xiàn)壩體滲漏的情況，這就給人們帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失。因此為了有效的解決土壩的滲漏穩(wěn)定性破壞的問(wèn)題，技術(shù)人員就要從土壩滲漏穩(wěn)定性破壞的原因入手，采用相關(guān)的加固技術(shù)對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理。下面我們以工程實(shí)例，對(duì)碾壓式均質(zhì)土壩滲漏穩(wěn)定性的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析。

0.工程概況

在某水庫(kù)工程施工項(xiàng)目中，其大壩是采用低液限粉土材料修筑而且的碾壓式均質(zhì)土壩，而且根據(jù)工程設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，施工人員將其大壩的壩頂寬度的設(shè)置為4m，而且利用砂礫在對(duì)壩頂?shù)穆访娼Y(jié)構(gòu)進(jìn)行鋪設(shè)。在碾壓式均質(zhì)土壩施工的過(guò)程中，為了有利于水流的排除，施工人員一般都會(huì)對(duì)壩體路基采用朝著下流放坡的方式對(duì)其進(jìn)行處理，并且這種設(shè)計(jì)方式，也可以有效的避免了水流在沖擊所帶來(lái)的摩擦系數(shù)對(duì)壩體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。

目前，在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中，水利工程在其中有著十分重要的作用，它的質(zhì)量問(wèn)題直接關(guān)系到人們的生活和生產(chǎn)的用水問(wèn)題，因此我們?cè)谒こ淌┕み^(guò)程中，一定要注重對(duì)施工質(zhì)量的管理控制。

1.土壩的滲流穩(wěn)定性破壞的原因和加固技術(shù)

由于在對(duì)碾壓式均質(zhì)土壩在使用的過(guò)程中，容易受到周圍環(huán)境和自身重力的影響，使的土壩結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性受到破壞，因此就十分容易出現(xiàn)土壩滲漏的現(xiàn)象，從而對(duì)人們生活和生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重的影響。而且如果在對(duì)土壩結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工的過(guò)程中，壩基的巖體結(jié)構(gòu)無(wú)法滿足壩體承載能力的需求，那么也會(huì)對(duì)壩體結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性有著一定的影響，使得人們?cè)诠こ淌┕さ倪^(guò)程中，很難對(duì)巖體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量進(jìn)行控制，使得水庫(kù)的使用功能和部分性能都受到破壞?？梢姡瑝位鶐r體結(jié)構(gòu)的抗壓能力不高、抗剪性不強(qiáng)，導(dǎo)致土壩結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題主要因素。

此外，各種外部因素的影響，也很容易導(dǎo)致土壩的滲流穩(wěn)定性受到破壞，例如施工技術(shù)不當(dāng)、地震等。因此，為了提高土壩基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的抗震性和穩(wěn)定性，施工人員在對(duì)其進(jìn)行施工前，首先要對(duì)施工設(shè)計(jì)圖紙的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行全面的了解，其次在對(duì)工程施工所采用的施工材料和設(shè)備的質(zhì)量與性能進(jìn)行嚴(yán)格的要求，并且建立相關(guān)的質(zhì)量監(jiān)管機(jī)構(gòu)，從而對(duì)工程施工的質(zhì)量進(jìn)行有效的控制管理。

外部條件所引起的土壩滲流穩(wěn)定性能分析是水庫(kù)壩體和壩基中孔隙水壓力及其施工材料滲水的性質(zhì)分析基礎(chǔ)，包括與孔隙水壓力有關(guān)的抗剪強(qiáng)度 為此在壓實(shí)均質(zhì)土壩滲流穩(wěn)定性的勘察中，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)各種滑坡和泥石流現(xiàn)象進(jìn)行認(rèn)真的觀察，確?；滦再|(zhì)和出現(xiàn)各種原因的合理統(tǒng)計(jì)，并定出滑坡加固設(shè)計(jì)，以便進(jìn)行滑坡加固的施工與質(zhì)量檢查。

在施工階段，由于對(duì)有關(guān)的巖土工程的施工采樣不夠完善，使得在施工中存在著各種制約與影響因素，這就造成在水庫(kù)的土壩施工中，出現(xiàn)滲流穩(wěn)定性現(xiàn)象和因素的方式較多。 主要的缺陷和問(wèn)題有有關(guān)不同巖土類、 巖土樣采取與制備、 體積含水率、 基質(zhì)吸力、 圍壓、 高水頭、 尺度效應(yīng)等因素的研究不夠，各種滲透系數(shù)的影響較多，但是由于均質(zhì)的異性土層滲流系數(shù)較大，準(zhǔn)確勘察的方法和研究方式較少，對(duì)其中各種實(shí)驗(yàn)方法的研究要提出嚴(yán)格的控制和分析要求，并推導(dǎo)出了滲流量計(jì)算公式。

2.大壩滲流計(jì)算

在滲流分析領(lǐng)域中，計(jì)算方法有很多，目前一般常用的主要有其中3種，主要是通過(guò)解析法、書只發(fā)和電擬法。本文用的是數(shù)值方法，數(shù)值方法目前主要有先插法和邊界元法等計(jì)算措施。滲透坡降計(jì)算采用有限元二維滲流方法. 土層滲透系數(shù)按各向同性考慮。 取壩體最大斷面進(jìn)行滲透坡降計(jì)算。

通過(guò)對(duì)室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)鉆孔注水試驗(yàn)2種方法的分析，認(rèn)為采用2種方法聯(lián)合測(cè)試均質(zhì)土壩壩體滲透系數(shù)可行又準(zhǔn)確，對(duì)均質(zhì)土壩的除險(xiǎn)加固既具有理論價(jià)值又具有社會(huì)效益。

3.滲透系數(shù)聯(lián)合測(cè)試方法

采用室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)鉆孔常水頭注水試驗(yàn)2種方法聯(lián)合求取均質(zhì)土壩壩體滲透系數(shù)后后，根據(jù)注水試驗(yàn)條件分別討論如下：

（1）壩體地下水位以上土層滲透系數(shù)，采用鉆孔內(nèi)取土樣進(jìn)行計(jì)算的室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)得；同時(shí)采用現(xiàn)場(chǎng)鉆孔常水頭孔壁和孔底注水試驗(yàn)對(duì)壩體土層分段測(cè)試。 利用公式求得各段土層七值。

（2）壩體地下水位以下土層滲透系數(shù)采用鉆孔內(nèi)取土樣進(jìn)行。 的室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)試；同時(shí)采用現(xiàn)場(chǎng)鉆孔常水頭孔壁和孔底注水試驗(yàn)對(duì)壩體土層分段測(cè)試，利用公式求得各段土層中值。

（3）壩體地下水位以下土層滲透系數(shù)后，也可采用鉆孔內(nèi)常水頭孔底注水試驗(yàn)，鉆孔內(nèi)常水頭孔壁和孔底注水試驗(yàn)2種方法對(duì)鉆孔內(nèi)土層分段進(jìn)行測(cè)試，利用公式和聯(lián)合求得各段土層后值。

4.水庫(kù)土壩的檢查

加強(qiáng)對(duì)水庫(kù)土壩結(jié)構(gòu)的檢查工作，也是十分重要的，它不僅有利于人們對(duì)水庫(kù)在正常運(yùn)行過(guò)程中，相關(guān)的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行了解，還方便了人們對(duì)水庫(kù)壩體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量控制。其中對(duì)水庫(kù)土壩的檢查，主要表現(xiàn)在以下結(jié)構(gòu)方面：

（1）裂縫的檢查觀察：對(duì)于壩體兩端、壩體填土質(zhì)量較差壩段、岸坡處理不好或壩體與其他建筑物連接處，要特別注意檢查。發(fā)現(xiàn)裂縫以后，應(yīng)做好記錄。對(duì)嚴(yán)重的裂縫應(yīng)觀測(cè)其位置、大小、縫寬、錯(cuò)距方向及其發(fā)展情況。對(duì)觀測(cè)所得資料應(yīng)及時(shí)整理，并分析裂縫產(chǎn)生的原因。對(duì)垂直于壩軸線的較大裂縫，應(yīng)注意是否有滑坡跡象。對(duì)垂直于壩軸線的較深的裂縫應(yīng)注意觀測(cè)是否已形成貫通上下游的漏水通道。

（2）滲漏的檢查觀察： 檢查背水坡、壩腳、涵管附近壩體與兩岸接頭部分有無(wú)散浸、漏水、管涌或流土等現(xiàn)象，應(yīng)結(jié)合土壩的滲水觀測(cè)，注意浸潤(rùn)線、滲水透明度的變化。當(dāng)出現(xiàn)異常情況特別是出現(xiàn)渾水時(shí)，應(yīng)盡快查明原因，以便及時(shí)養(yǎng)護(hù)、修理。檢查壩面護(hù)坡有無(wú)塊石翻起，松動(dòng)、塌陷或墊層流失等損壞現(xiàn)象，檢查壩面排水溝是否暢通，有無(wú)堵塞淤積或積水現(xiàn)象；檢查壩頂路面及防浪墻是否完好等。特別在汛期高水位、溢洪、暴雨、結(jié)冰及解凍時(shí)，最易發(fā)生問(wèn)題，應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)檢查。

（3）檢查有無(wú)滑坡、塌陷、表面沖蝕、獸洞、白蟻穴道等現(xiàn)象。

5.防滲措施建議

通過(guò)以上對(duì)大壩的滲流穩(wěn)定、 壩坡穩(wěn)定計(jì)算分析得出結(jié)論：此大壩壩坡的穩(wěn)定都是安全的，而滲流都是不穩(wěn)定的，因此，為確保此大壩的滲透穩(wěn)定，建議采用合理科學(xué)的方案進(jìn)行防滲措施的施工。 從工程投資成本、 施工防滲效果的角度推薦方案等水平鋪塑的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，在工程的應(yīng)用中，水平鋪塑方法的壩基是主要的防滲方案和防滲措施。均質(zhì)土壩體屬于均質(zhì)各項(xiàng)異性土層，采用用于均質(zhì)各向同性土層的納斯別爾格公式求取平均均質(zhì)壩體土層滲透系數(shù)值可采用室內(nèi)滲透試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)鉆孔常水頭注水試驗(yàn)2種方法聯(lián)合求得。 于地下水位的土層，臨近地下水位土層采用該公式的誤差進(jìn)一步研究。

6.結(jié)束語(yǔ)

總而言之，碾壓式均質(zhì)土壩在施工過(guò)程中，對(duì)施工質(zhì)量有著十分嚴(yán)格的要求，如果人們沒(méi)有根據(jù)工程設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行施工處理，那么就可能會(huì)對(duì)土壩結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性有著嚴(yán)重的影響。因此，在碾壓式均質(zhì)土壩施工的過(guò)程中，施工人員就要采用相應(yīng)的預(yù)防措施，土壩的施工質(zhì)量進(jìn)行控制，從而使得水庫(kù)的使用功能和性能滿足人們的要求。

【參考文獻(xiàn)】

[1]歐陽(yáng)東，陳其武.土石壩常見病害成因及其處理對(duì)策[J].科技資訊，2010（03）.

[2]高勝杰.土石壩安全監(jiān)測(cè)淺論[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2010（09）.