水利工程渗流破坏的认识及小型水库土石坝防渗措施

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1、水利工程渗流破坏的认识及小型水库土石坝防渗措施通海县水利局工程管理站云南省玉溪市通海县652700据统计，我国目前各类水库大坝中土石坝占90%以上，土石坝事故中除了洪水漫坝是主要的垮坝类型外，其次就是渗流引起的破坏了，渗流是水在土体中运动而产生的，通过浸润、渗透，土体被水饱和、降低了抗剪强度，同时增加了动水压力，导致土体产生不同程度的变形、崩塌、滑移。渗流破坏引起的垮坝事故不但在洪水期可以发生，在非洪水期也可以发生，即所谓的“晴天垮坝”，所以重新认识渗流破坏很有必要，在下文中，作者从水利水电规范的角度对渗流的知识作了系统回顾，

2、并对涉及渗流的小型土石坝建设及建后防治措施作了一定的总结，以供大家参考。关键词：水库；渗流；土石圳；防渗；措施一、渗透破坏的形式及形成机理土的渗透破坏有四种形式：管涌、流土、接触冲刷和接触流土，无论是哪种形式的破坏，都表现为集中渗流，最终发展成为流土、管涌，冲刷周边通道不断坍塌、扩大，管涌发展到一定程度，无法控制而最终垮坝。但对于不同土质特征，有不同的的渗透破坏形式。1、流砂（流土）在向上的渗透水流作用下，表层土层范围内的土体或颗粒同时发生悬浮、移动，这就是流砂（土）。渗流方向是向上的，一般发生在地表或两层土之间，不管是粗粒土

3、还是粘性土均可能发牛.，多发生在颗粒级配均匀的饱和细粉砂和粉土中，如筑在双层地基上的堤坝，地表层渗透系数远小于下层无粘性土层（其K1远小于K2）,当地表层i>icr时就会发生地表隆起、砂粒涌出，发生流砂（土）。如上部有反滤压重，其抗流土的能力提高大大提高。2、管涌在渗透水流的作用下，十中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动，流失的现象，这就是管涌。它是粗细颗粒间的相对运动，随着土中孔不断扩大，渗透速度不断增加，较粗的颗粒也被水逐渐带走，土体中形成贯通的滲流管道。粘性土一般不会发生管涌，管涌多发生在颗粒大小差别较大，缺少某种粒径的砂

4、性土中，沿渗流方向发生，不一定向上0管涌是堤防滲流破坏的一种形式，由于汛期高水位吋由于堤基下沙性透水层的存在，堤内或堤基表面粘土层承受了较大的渗透压力，如果水压力持续增加，渗流出逸比降超出了土的临界比降，渗透水流将冲破粘土层，将下面的粉砂、细砂带出，通过反滤层降低管涌的破坏。流砂和管涌是有区别的，流砂现象一般发生在土体表面渗流逸出处，不发生在土体内部，而管涌更名可发生在渗透逸出处，也可发生在土体内部。防治原则是，降低滲流出逸坡降，减少滲流压力，增强坝体和地基土的抗滲能力。二、土的渗透变形判别方法土的滲透变形分为四种：流土、管涌

5、、接触流土、接触冲刷。渗透破坏的判别标准是渗透力是否大于土的抗渗强度，因土体中细料含量起着重要作用，常用细料含量PC作为主要判别指标，根据水利水电工程相关规范，土的渗透判别主要采用有以下几种方法：1、根据土的细粒含量判别流土和管涌Pc≥l/[4(1-n)]×100%吋为流土Pc

6、Cu为土的不均匀系数，Cu=d60/dl0×100%，另：对于均匀的土(不均匀系数Cu≤5),—般为流土3、根据临界水力比降判别①流土型：临界水力比降icr=(ds-1)(1-n)②管涌型或过渡型：临界水力比降icr=2.2(ds-1)(1-n)2d5/d20③管涌型：临界水力比降icr=42d3/(k/n3)1/2其中ds为土粒的相对密度，n为孔隙率(％);d3、d5、d20为小于该粒径的含量占土总重量3%、5%、20%的颗粒粒径。4、接触冲刷对双层结合的土不均匀系数Cu均≤10,iL符合下列条件吋，

7、不会发生接触冲刷：D10/dl0≤10其中DIO、dlO代表较粗和较细土的颗粒粒径，小于该粒径土重占总重量的10%。5、接触流失符合下列条件吋将不会发生接触流失不均匀系数Cu≤5的土层：D15/d85≤5其中D15、d85代表较粗和较细土的颗粒粒径，小于该粒径土重占总重量的15%和85%。不均匀系数Cu≤10的土层：D20/d70≤7其中D20、d70代表较粗和较细土的颗粒粒径，小于该粒径土重占总重量的20%和70%。三、土石坝工程设计的防渗措施土石坝防滲主要在建设设计阶段，按土石坝设计相关规范，

8、筑坝材料应采用防渗土料，对均质坝、心墙和斜墙材料的渗透系数旮一定要求；选择粘性好的防渗体填筑料，而对反滤料、过渡料及排水体料，则要求冇一定的透水性。填筑施工对粘性土的压实度及砂砾石的相对密度严格要求。土石坝坝体设计吋应作坝基、坝体渗流控制，降低浸润线和水渗透压力，改变渗流方向