悬挂式防渗墙控制堤基渗透变形的模拟试验研究

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1、河海大学硕士学位论文悬挂式防渗墙控制堤基渗透变形的模拟试验研究姓名：曹杰申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：王保田20080301摘要洪涝灾害是我国最严重的自然灾害之一．历史上的数次大洪水都给国家和人民造成了巨大的灾难。资料表明．在历次重大险情中，因堤防溃决而发生的险情，90％以上都是由于渗透破坏造成的。因此，研究堤基的渗透机理，并在此基础上研究悬挂式防渗墙对长江中下游二元结构堤基的渗透变形控制效果，具有重要的现实意义。本文采用砂槽模型试验的方法，对长江中下游典型的二元结构堤基进行了模拟试验研究。为了严格的模拟现场的实际情况，试验用土取自

2、长江堤防南京段长江南岸，上层为粉质粘土，下层为细砂土。试验用土的性质与现场土是一样的，因而，试验过程和堤基发生渗透破坏的水力要素是相一致的。试验过程中，通过改变上游的进水模式，分别模拟了两种入渗状态，即点入渗模型和平行入渗模型，分别用来模拟天然河道中存在的两种情况：一种是模拟天然河流河床较浅，切入下部强透水层不深的情况；另一种是模拟天然河流深泓下切，切入强透水层的深度很深而不能忽略的情况。在点入渗模型中，分别进行了没有悬挂式防渗墙和不同防渗墙深度时堤基土的渗透变形特性试验。在平行入渗模型中，则进一步研究了悬挂式防渗墙位置对堤基渗透变形的影响。模

3、拟试验过程中，观察了堤基渗透变形的发生、发展直至溃堤的全过程，得到了相应的堤基渗透变形的表观l临界水力坡降，分析了不同入渗模式下，堤基渗透变形机理的特点和差异。通过对试验结果的分析，主要得出以下结论：(1)在悬挂式防渗墙作用下，堤基土发生渗透破坏的条件有明显改善，表现在渗透破坏时的作用水头有较大的增长，表观临界水力梯度有明显提高，渗流量有所减小，以及孔隙水压力的变化。(2)悬挂式防渗墙的工程效益随贯入度增大而减小，因而，在工程中应根据现场实际情况，在保证堤防安全的前提下，尽量减小悬挂式防渗墙的贯入深度，以减小成本．文中通过试验和理论分析相结合的

4、方法，推导出了确定防渗墙贯入深度的数值计算公式。(3)通过对防渗培位置的研究表明，悬挂式防渗墙偏向下游设置时，能有效的提高堤基的整体抗渗性能。在实际工程中可根据这一原则，结合施工的可行性，合理的安捧防渗墙的位置，使其能在堤防防渗加固中发挥最大的作用。(4)较之于平行入渗模型，点入渗模型中，悬挂式防渗墙的作用更为突出，效果更为显著。悬挂式防渗墙对于堤基渗透变形的发生发展有着很好的控制作用，其对于地下水环境的影响较小．且施工难度相对较小．造价较低，对于汛期时减少渗透险情的发生是一种很好的防渗加固方案，因此值得在工程中推广应用。关键词：悬挂式防渗墙、

5、二元结构堤基、渗透变形、模型试验、临界水力坡降FlooddisasterisoneofthemostseriousnaturaldisastersinChina．Floodshavecatlseds“efedisasterstoourcountryandpeopleinthelonghistory．Historicaldatashowthatoverninetypercentofthedikefailurearecausedbyseepagefailureinthepast．Therefore,itisstrongly玳鳓嚣saryandmea

6、ulngfilltostudythemechanismoftheseepagedeformationofdikefoundationandtheeffectofsuspendedseepage-controllingwall．PhysicalmodeltestsinaflumehavebeenconductedtosimulateseepageprocessinthedualsubsoillayersfoundationofleveeonthemiddleandlowerreachesofYangtzeRiver．Inordertosimula

7、tetheactualcondition,thesoilusedinthetestsisobtainedfromthesouthbankofYangtzeRiver(NanjingPart)．盯掉upperlayeriscomposedofsiltyclayandtheu／lderlayerisfinesand．Thesoilisthesametothatofthelocalsite，sothatthehydraulicfactorsofseepagefailurearealsothesame．Twointiltrationmodelshave

8、beendesignedbychangingtheupstreamwaterseepagemodelatthetank：pointinfiltrati