魏文強 胡繼剛 賀彪

摘 要：土石壩是我國應(yīng)用較為廣泛的水庫的壩型，從經(jīng)濟角度及施工角度分析，土石壩相比其他壩型有較大優(yōu)勢。近年來，我國正在全國范圍內(nèi)檢修各類土石壩，主要為了使土石壩滿足滲流穩(wěn)定。本文通過介紹土石壩的類別，分析土石壩滲流的形式，研究土石壩滲流的具體反映，提出防滲加固的措施，并對其穩(wěn)定性進行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：小型土石壩 防滲加固前后 滲流 穩(wěn)定分析

1.土石壩的類別

土石壩主要利用在施工地點處開采的建筑材料或當?shù)氐耐亮稀⑹系?，通過拋填、碾壓的方法堆筑而成的壩。土石壩按照筑壩材料區(qū)分，一是土壩，主要以土和沙礫為主；二是堆石壩，主要以石渣、鵝卵石、爆破石料等為主；第三是土石混合壩，筑壩材料為土石混合料。土石壩的特點是對建造地點、地質(zhì)地理等要求較低，能夠適應(yīng)較多的地質(zhì)地理類型。

2.土石壩滲流的形式

填筑土石壩的土料和壩基的沙礫呈現(xiàn)散粒體結(jié)構(gòu)，顆粒與顆粒之間存在一定的孔隙，因此會有一定的透水性，這便是土石壩發(fā)生滲流情況的原因。如果這種滲流情況的出現(xiàn)是在設(shè)計或者管理人員的監(jiān)控之下，則為正常情況下的滲流。正常情況下的滲流主要有以下幾種表現(xiàn)狀態(tài)：大壩任何部位的壩體都會出現(xiàn)滲流狀況，滲流流量較小，水質(zhì)較好，清澈透明，基本不裹挾土壤顆粒，因此對于壩體和壩基不會造成滲透性的損壞。但是壩體滲流一旦出現(xiàn)較為渾濁的水質(zhì)，滲流流量較大且非常集中，水流透明度極低，裹挾大量泥沙，嚴重影響壩體和壩基情況，并使其產(chǎn)生管涌，流土、接觸性沖刷等嚴重破壞狀況，這種滲流便稱之為異常滲流。這種異常滲流的出現(xiàn)會造成土體滲透破壞狀況，嚴重影響本地蓄水興利政策的實施。

3.某小型土石壩滲流工況分析及計算結(jié)果

3.1工程概況

某小型土石壩位于城鎮(zhèn)內(nèi)，為均質(zhì)土壩，最高處為15.57米。根據(jù)相關(guān)資料顯示，目前壩體與壩基的滲透系數(shù)分別為1.90×10-5cm/s、3.6×10- 6cm/s。大壩主體外坡左側(cè)79.5米處存在濕潤浸散，大壩主體左右兩邊壩肩處存在滲漏水現(xiàn)象，水流量為0.04～0.08L/s。

3.2工況分析與結(jié)果

3.2.1工況分析

以該水庫詳細資料為基礎(chǔ)，水庫水位從798.80m（正常蓄水位）降至790.50m（死水位）需要二十天左右，水庫水位降速平均數(shù)值為v =0.42m/d。結(jié)合相關(guān)資料將其分為六種情況進行滲流分析：（1）正常蓄水位798.80m；（2）設(shè)計洪水位799.60m；（3）校核洪水799.90m；（4）死水位790.50m；（5）上游水位從799.90m驟降為790.50m的滲流情況；（6）當上游水位從799.90m驟降為798.80m再降為790.50m的滲流情況。

3.2.2計算結(jié)果

根據(jù)大壩內(nèi)部的浸潤線位置可知，工況（1）～（6）出現(xiàn)滲流情況時的坡降為J=0.34～ 0.43，根據(jù)相關(guān)規(guī)范可知，規(guī)定值坡降為[J]=0.48，坡降計算值小于規(guī)范要求數(shù)值。

3.3相關(guān)數(shù)據(jù)分析

根據(jù)勘察資料以及計算結(jié)果可知，下游的三個流水點分別為：（樁號0+049、高程794.08m處）、（樁號0+063、高程795.84m處）、（樁號0+067、高程795.00m） 三處滲流總量為0.6L/s；下游的散浸情況出現(xiàn)在（樁號0+016～0+052、高程792.12～788.17m）處，滲流量為0.4L/s，結(jié)合公式計算可知，這幾處處于中等透水狀態(tài)，需要進行防滲處理。

4.處理土石壩滲流情況的主要措施

小型土石壩可采用混凝土防滲墻、劈裂灌漿防滲、土工合成材料防滲等措施來截斷已經(jīng)出現(xiàn)的滲流路徑。

輸水涵管的老化以及失效狀況，是目前我國國內(nèi)小型土石壩普遍存在需要及時處理與解決的問題。對于這類問題，可選擇補強加固，開挖翻建、采用頂管技術(shù)將土石壩內(nèi)的設(shè)施進行更換，使土石壩的滲流情況得到改善，保證土石壩的使用狀態(tài)。

為了能更好的提高小型土石壩的防洪標準，減少土石壩的滲流情況，應(yīng)當加高大壩以保證其蓄水調(diào)節(jié)能力不斷增加、重視改造后土石壩的泄流流量。土石壩在加高過程中，需要將加高高度控制在一米之內(nèi)，最高不超過三米，若高度繼續(xù)增加，就需加寬大壩寬度。在加大土石壩泄流能力時，應(yīng)當選擇對其寬度進行加寬，或是對溢洪道進行加深，并增設(shè)防浪墻。

5.小型土石壩加固前后的穩(wěn)定分析

為了提高該小型土石壩的防洪能力，處理壩體滲流情況，避免對周邊村落或周邊人民群眾的生產(chǎn)生活造成威脅，應(yīng)當重視大壩的滲漏問題，對大壩原本的壩頂、壩坡、排水棱體等內(nèi)容進行加固，對壩身部位也應(yīng)當堵漏與修正，截滲大壩已經(jīng)出現(xiàn)的滲流通道，將壩坡中出現(xiàn)滲流情況的部位進行修整，才能更好的提高大壩的建筑質(zhì)量，保證其正常運行。

根據(jù)筆者收集的資料，在某小型土石壩加固之后，大壩位移與加固之前的位移相比有所增大但變化處于合理數(shù)據(jù)范圍之內(nèi)；應(yīng)力變化情況不大，但加固之后的壩體應(yīng)力水平明顯高于加固之前，最大壓應(yīng)力甚至比加固之前增大一個量級（如表1所示）。這是由于心墻的自重以及兩側(cè)壩體的自重向下對于墻體造成了一定的摩擦力。

由此可知，在加固土石壩的過程中，防滲墻能夠有效增強壩體的防滲效果，能降低浸潤線高程，但是加大了壩體的應(yīng)力，使得防滲墻受到應(yīng)力的作用出現(xiàn)不協(xié)調(diào)的狀態(tài)，尤其是防滲墻的底部，受到應(yīng)力的作用與影響更為明顯。由混凝土材質(zhì)組成的心墻受到的影響較低，應(yīng)力的變化依舊在混凝土的抗壓強度區(qū)間之內(nèi)。

6.結(jié)語

根據(jù)文中內(nèi)容可得，對于小型土石壩出現(xiàn)的滲流情況，應(yīng)當及時進行加固除險，才能在原設(shè)計規(guī)模不變化，各類效益不減少的基礎(chǔ)上，處理在土石壩運行過程中已經(jīng)暴露的問題，并將潛在的安全隱患消除。

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