三河闸闸基渗流规律的探索

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1、三河闸闸基渗流规律的探索　　简介：江苏省洪泽县三河闸是全国第二大闸，其水力要素的确定有一定的指导意义和应用价值。渗透是影响水工建筑物稳定的重要因素，因此在水工建筑物都设有测压管，以掌握其渗透的规律。关键字：三河闸闸基渗流规律　　江苏省洪泽县三河闸是全国第二大闸，其水力要素的确定有一定的指导意义和应用价值。渗透是影响水工建筑物稳定的重要因素，因此在水工建筑物都设有测压管，以掌握其渗透的规律。为了掌握三河闸闸基渗流情况，三河闸设有测压管５组。然而从实测数据来看，实测值与理论值相差较大。这种异常现象的规律目前尚未找到，但我

2、们认为很值得深思。以渗透理论来看，测压管水位最高不应高于上游水位，最低不能低于下游水位，从上到下应递减且呈直线分布，在水闸稳定设计时依据的也是这一理论，这样，建筑物实际扬压力不合理论的异常现象是否有失稳的威胁。　　一、三河闸测压管异常现象　　１．闸门开启后，而且开高较大，上、下游水位接近或相平时，测压管水位高于上游水位，最高达１ｍ之多。　　２．当闸门关闭，上、下游水位差增大时，管内实测水位一般均小于计算水位。　　３．冬季测压管水位低于下游水位。　　二、三河闸测压管异常现象分析　　１．三河闸地基土质、闸身及测压管结构对

3、测压管实测值的影响分析　　三河闸地基土质各处大致相同，部分含有砂礓之黏性黄岗土，透水性较差，标准贯入击数２０～２５击以上，承载能力尚好，每平方米可承受４０ｔ的荷载。天然含水量２４．５％，流限４３．６％。天然容量２．０ｇ／ｃｍ３，塑限２４．２％，天然孔隙比０．７１，塑性指数１９．４，凝聚力０．８２ｋｇ／ｃｍ２，内摩擦角２３°。我们认为，在黏性土地基上埋设的测压管本身就存在着弊端，它不可能如实反映地基的压力。从对１９５７年、１９８１年两次进行的变水头注水试验来看，１９８１年的退水曲线较为平缓，１９５７年测压管从注水到稳定

4、一般为３天，而１９８１年从注水到稳定需要９天时间，地基趋于高度密实，这里没排除滤层淤积不灵敏所致因素。１９８１年还进行了测压管常水头的注水试验。各管注水量不同，相应计算出的渗透系数也有所不同，相差大的与土工试验的数据相差也很大。相差的原因初步分析认为是由于测压管淤塞，个别管管身锈蚀漏水所致。　　从观测资料反映这样一个问题，每组测压管开闸前水位基本按照直线变化。但当一开闸各组测压管水位变化就不再是直线变化。初步分析，是由于底板荷载增大而使地基孔隙水压上升所致。我们认为这是合理的。经竣工后较长时间的运行，闸下地基基本密实

5、，沉陷量主要决定于气温和荷载。当月份接近，气温大致相同时，沉陷与荷载应有线性关系，由于闸底板上游端与钢筋混凝土护坦相连，遭受某种约束，下端则自由；挡水钢闸门偏于上游且为弧形，当上游水位大致相同而闸下流量增加或减少时，垂直荷载的增加和水平荷载的减少，形成附加的总的顺时针转向的力矩。例如：当上游水位为１２．５０ｍ，流量增加使闸后底板上水位由８．００ｍ升至９．００ｍ或１２．００ｍ时，每块底板相应受顺时针转向的９８０ｔ·ｍ或４３００ｔ·ｍ附加力矩，故新增沉陷是不均匀的，因而底板下游端沉陷量的增大转之上游端沉陷的增大为多，底板

6、下沉使地基受压，其土壤中孔隙减少，含水受压外排。由于地基土质黏性较大，在底板上、下游末端又设有齿墙，限制了承压水的外排。结果其大部作用于底板上埋设的测压管，其水位自然抬高，由于下游沉陷量较上游端大，故下游测压管较上游增幅大。这时测压管已不是理论的直线变化了。　　测压管水位还与测压管结构形式等因素有关。１９８１年在常水头和变水头试验时，退水曲线与１９５７年退水曲线来比较，退水较缓慢。说明地基趋向密实。但也有几根测压管变化异常，退水曲线较陡，还有的长期退不下去。通过再次对部分管子进行压力水冲洗，部分测压管得到修复。　　２

7、．其他因素对三河闸测压管水位的影响分析　　从观测资料可以看出，在上游水位相差不太大时，随闸下泄流量的变化，底板上各沉陷标点高程也发生变化，两者大体有线性关系，下游标点高程变化较之上游大。总体来看，测压管水位变值随沉陷标点高程变值的平均值的增加或减少而增减，但很难有线性关系。同时，测压管水位变值也随闸下泄流量变值的增加或减少而增加或减少，一般不存在线性关系；在夏季上游水位及闸下游流量发生变化时，底板各测压管水位的变化是有差异的。　　从汛期测压管水位过程线中发现，当上游水位逐渐降低而测压管水位却还在逐渐升高时，虽然测压管

8、水位与上游水位有滞后关系，但它与上游水位增减应是相应的。这种现象是少有的。测压管水位在冬季有时低于计算水位，甚至有的低于下游水位，可见气温对测压管水位是有影响的。即对渗透有影响，一年中不同时期地基土壤结构特性可能是不同的，在夏季各压管间水体易于相通，故在不同的上游水位及下泄流量的条件下，当下游流量有一增值时，各测压管水位相应增加，而冬季则即使在