摘 要：滲流對(duì)水工建筑物的穩(wěn)定性有著重要影響，但滲流對(duì)于土石壩等常規(guī)水工建筑物的研究已經(jīng)日漸成熟。本文著重研究滲流對(duì)橡膠袋水閘閘室穩(wěn)定性、閘基抗滑穩(wěn)定性及過(guò)大的不均勻沉降的影響，同時(shí)可以利用滲流的滲透力方向提高閘基穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：滲流；穩(wěn)定性；不均勻沉降；達(dá)西定律

中圖分類號(hào)：TV139.14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-3362（2013）10-0237-01

1 滲流對(duì)橡膠袋水閘影

從20世紀(jì)開(kāi)始 ，大型水壩的建設(shè)成了社會(huì)進(jìn)步和國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的象征。70年代達(dá)到高潮，全球幾乎每天都有2、3座水壩建成。水閘是一個(gè)十分重要的組成部分，而滲流對(duì)水閘的穩(wěn)定性有著重要影響。水閘一旦出現(xiàn)因滲流影響而不能正常工作會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果。中國(guó)建造水閘的歷史悠久，春秋時(shí)期孫叔敖建造芍陂灌區(qū)，設(shè)立五個(gè)閘門(mén)引水。新中國(guó)成立后我國(guó)水閘建設(shè)風(fēng)起云涌，并積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。水閘按其所承擔(dān)的主要任務(wù)可分為：分洪閘、節(jié)制閘、沖沙閘、擋潮閘、進(jìn)水閘、排水閘等。按閘室的結(jié)構(gòu)形式，可分為：開(kāi)敞式、胸墻式和涵洞式。水閘正向施工裝配化、 結(jié)構(gòu)輕型化、形式多樣化和遠(yuǎn)動(dòng)化方向發(fā)展，建造的新型水閘如灌注樁水閘、橡膠袋水閘、水力自控翻板水閘、浮云水閘等。尤其在我國(guó)20世紀(jì)中期運(yùn)用高分子合成材料建造的橡膠袋水閘，于1957年我國(guó)建成了世界上第一座橡膠袋水閘。水閘對(duì)于擋水、泄水、調(diào)節(jié)主壩以及水電站水流單寬流量q有著重要意義，而滲流對(duì)水工建筑物的穩(wěn)定性有著重要的影響，作為擋水泄水功能的水閘一旦出現(xiàn)因滲流影響而不能正常工作會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果，特別是對(duì)于新型水閘技術(shù)運(yùn)用尚不成熟，對(duì)一些微小尚待研究的因素（如滲流）的影響更應(yīng)值得重視。

2 滲流對(duì)閘基穩(wěn)定性的影響

2.1 滲流產(chǎn)生影響機(jī)理

從20世紀(jì)開(kāi)始，全世界已經(jīng)建造數(shù)以萬(wàn)計(jì)的大壩，其中許多失事的大壩是由于其中的某些水工建筑物失事造成的，尤其水閘的安全更應(yīng)引起我們足夠的重視。水閘失事大多是由于地基的不均勻沉降及沉降差過(guò)大導(dǎo)致水閘不能行使正常的擋水、泄水功能，特別在洪汛期由于上游水頭過(guò)高，閘門(mén)承受正面水荷載過(guò)大，閘基承受揚(yáng)壓力過(guò)大，這是由于滲流產(chǎn)生的滲透力與重力方向相反，造成顆粒間壓力減小，產(chǎn)生揚(yáng)壓力使土體不穩(wěn)定造成水閘出現(xiàn)事故。對(duì)像橡膠袋水閘這樣的新型水工建筑物我們要充分了解其結(jié)構(gòu)，閘基穩(wěn)定性影響因素和水閘抗滑穩(wěn)定性等。橡膠袋水閘由3部分構(gòu)成：充脹膠袋的充排設(shè)備、橡膠壩膠袋、安全及觀測(cè)裝置及土建部分。滲流對(duì)水閘地基有以下不利影響：沿閘基的滲流對(duì)建筑物產(chǎn)生向上的壓力，減輕建筑物有效重量，降低閘身抗滑穩(wěn)定性；沿著兩邊岸坡的滲流對(duì)翼墻產(chǎn)生水平推力，可能會(huì)造成滑移；由于滲透力的作用，滲透力有可能會(huì)造成土的滲透變形；嚴(yán)重的滲漏將導(dǎo)致大量的水量損失；滲流可能使地基內(nèi)可溶物質(zhì)加速溶解（如膨潤(rùn)土的主要成分蒙脫石有很好的親水性，會(huì)造成水化，使地基的承載力急劇下降）。

2.2 滲流對(duì)閘基的不均勻沉降的影響

水的滲流會(huì)導(dǎo)致地基浸水，特別是濕陷性黃土，滲流會(huì)引起地基發(fā)生濕陷，特別到了雨季由于泄洪量很大，上游水頭明顯增大，伴隨有地下滲流產(chǎn)生的滲流場(chǎng)，造成地基失穩(wěn)。揚(yáng)壓力增大，它減小了水閘作用于地基上的有效壓應(yīng)力，降低了閘底的抗滑力。同時(shí)，壩體內(nèi)產(chǎn)生的揚(yáng)壓力影響了壩體內(nèi)的應(yīng)力分布。又由于水閘閘基和水閘上下游地基使用材料不同，彈性模量，變形模量也不同，因此會(huì)有沉降差，同種結(jié)構(gòu)由于各部分滲流照成應(yīng)力分布不均勻，也會(huì)導(dǎo)致不均勻沉降。滲流計(jì)算的目的是為了確定滲流區(qū)內(nèi)的滲流壓力，滲流迫降，滲流流速以及滲流量。

為減小不均勻沉降，需要采取一些措施：盡量減輕閘室結(jié)構(gòu)重量，以減小閘底壓力；若相鄰水工建筑物重量差別太大且無(wú)法避免，宜先對(duì)重量較大的建筑物進(jìn)行施工，當(dāng)建筑物完工后，讓其自由沉降一段時(shí)間后再對(duì)重量較輕的施工；調(diào)整閘室的布置，盡可能避免臨近結(jié)構(gòu)重量相差過(guò)大，盡可能使地基反力均勻分布，并且使其最大最小比值在容許值內(nèi)。

2.3 水閘閘室的抗滑穩(wěn)定性分析

閘基滑移有4種類型：表層滑動(dòng)、淺層滑動(dòng)、混合類型、深層滑動(dòng)?；瑒?dòng)邊界條件是下游存在臨空面，閘基存在連續(xù)軟弱面等。

為了不使閘室發(fā)生有害滑移，必須使閘基具有一定的抗滑移安全系數(shù)。

為了提高水閘的抗滑穩(wěn)定性，需將閘門(mén)位置移向低水位一邊，適當(dāng)加大結(jié)構(gòu)尺寸，將水閘底板向高水位一邊加長(zhǎng)， 加大閘室地板的齒墻深度。 加大鋪蓋長(zhǎng)度或者在不損害防滲安全的前提下將排水設(shè)施向水閘底板靠近； 把鋼筋混凝土鋪蓋當(dāng)做阻滑板，但閘室抗滑穩(wěn)定系數(shù)Kc<1.0，阻滑板應(yīng)符合限裂要求。尤其是平原地區(qū)的水閘多數(shù)建在砂土或黏土地基上，抗滑穩(wěn)定必須處理好，一般在閘底板的上下游端設(shè)置齒墻增強(qiáng)其穩(wěn)定性?！端l設(shè)計(jì)規(guī)范》 規(guī)定：當(dāng)水閘抗滑安全系數(shù)較小時(shí)可采用加大齒墻深度。

3 滲流對(duì)橡膠袋水閘的影響

橡膠袋水閘作為新型水閘，與常規(guī)水閘和啟閉機(jī)相比具有抗震性能好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工程造價(jià)低、施工期短等優(yōu)點(diǎn)。從20世紀(jì)60年代起，我國(guó)已建成360余座，日本已建成2500多座。橡膠壩適用于小型水壩，一般為0.5～3.0m，少數(shù)為4～7m?，F(xiàn)在已經(jīng)在許多國(guó)家推廣運(yùn)用，這也顯示了我國(guó)筑壩技術(shù)的實(shí)力。但是，由于化學(xué)高分子合成材料在橡膠袋水閘中的應(yīng)用，這些橡膠材料非常容易老化，要經(jīng)常維修。橡膠袋水閘的膠袋由上袋片和底墊片構(gòu)成，上下游端錨固在閘底板上。

橡膠袋閘基防滲設(shè)施可仿照土石壩采用粘性土截水槽、混凝土防滲墻、灌漿帷幕等措施。在防滲設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量使閘底板土層堅(jiān)實(shí)，如果閘底板土層為較薄軟土地基，可以換填砂性土或砂礫石，并在地板布置防滲與排水設(shè)施，向下增加透水性。

滲流對(duì)橡膠袋水閘的有利影響：閘基下有滲流時(shí)，如果滲流方向與重力一致，產(chǎn)生的滲透力能提高巖土體穩(wěn)定性，對(duì)閘基穩(wěn)定有利。故此要在閘基最下層鋪設(shè)中細(xì)砂，依次往上鋪設(shè)粗砂，砂礫石，卵石層。這樣鋪設(shè)是為了利用滲流產(chǎn)生的向下有利于閘基穩(wěn)定的滲流力。盡量利用滲流來(lái)加固地基，提高地基穩(wěn)定性，這樣會(huì)減少工程造價(jià)，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。