王兵 孫佑光 李文良 孫秀秀 王維平

摘要：

為探究膠東調(diào)水明渠基巖深挖方段邊坡排水減壓規(guī)律，結(jié)合水文地質(zhì)勘探參數(shù)和渠道斷面尺寸，通過(guò)設(shè)計(jì)砂槽物理模型，進(jìn)行了無(wú)排水系統(tǒng)、邊坡單排水系統(tǒng)、渠底單排水系統(tǒng)、渠底和渠坡雙排水系統(tǒng)等各種方案的排水減壓試驗(yàn)。結(jié)果表明：歷史最高地下水位下，對(duì)于同一排水系統(tǒng)，有集水管側(cè)比無(wú)集水管側(cè)的揚(yáng)壓力降低29.0%～43.7%；而對(duì)于不同排水系統(tǒng)，渠底及邊坡雙排水系統(tǒng)減壓效果最優(yōu)，相對(duì)于有集水管無(wú)排水系統(tǒng)減壓幅度可達(dá)37.9%，相對(duì)于無(wú)集水管時(shí)減壓幅度達(dá)55.2%。不同排水系統(tǒng)中，渠底及邊坡雙排水系統(tǒng)排水效果最優(yōu)，分別是邊坡排水系統(tǒng)和渠底單排水系統(tǒng)的2.5倍和1.1倍。渠底及邊坡雙排水系統(tǒng)中，渠底排水裝置排水量占82.02%～90.91%，遠(yuǎn)大于邊坡單排水裝置排水量?；谠囼?yàn)結(jié)果，對(duì)裂隙發(fā)育的基巖深挖方渠段，宜設(shè)計(jì)縱橫排水暗管與排水裝置連接的渠底和邊坡網(wǎng)絡(luò)排水系統(tǒng)，減少襯砌結(jié)構(gòu)的揚(yáng)壓破壞。

關(guān) 鍵 詞：

深挖方渠道； 排水減壓； 減壓效果； 排水量； 膠東調(diào)水工程

中圖法分類號(hào)： TV67

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.08.029

0 引 言

明渠輸水是大型調(diào)水工程的主要輸水形式，為減少滲漏損失，其內(nèi)坡廣泛應(yīng)用混凝土襯砌，當(dāng)?shù)叵滤桓哂谇?nèi)水位時(shí)，襯砌板受到頂托作用，容易產(chǎn)生滑塌或沖起等破壞［1-4］。目前渠道防揚(yáng)壓破壞主要有“加壓抵抗”與“排水減壓”兩類措施［5］：加壓抵抗是指通過(guò)采取增加配重、輸水調(diào)配、結(jié)構(gòu)錨固等方法預(yù)先或應(yīng)急施加足夠的力來(lái)抵消揚(yáng)壓力的作用［6-7］；排水減壓則是通過(guò)挖填結(jié)合、逆止閥排水等方法將襯砌板下的水壓力釋放出來(lái)以達(dá)到減小揚(yáng)壓力的目的［8］。其中，排水管與逆止閥結(jié)合的內(nèi)排水方案在南水北調(diào)、膠東調(diào)水等大型明渠調(diào)水工程中得到了廣泛應(yīng)用［9-10］。

對(duì)于排水減壓方案，呂捷等建立邊坡三維滲流模型，對(duì)軟式透水管在不同淤塞程度的工況下的排水效應(yīng)及其對(duì)邊坡滲流場(chǎng)的影響展開(kāi)研究，得到了軟式透水管排水變化規(guī)律［11］；任喜龍等通過(guò)對(duì)渠道進(jìn)行滲流穩(wěn)定分析、襯砌結(jié)構(gòu)抗浮穩(wěn)定計(jì)算，確定了渠基排水減壓方案［12］；李占松等采用有限單元法對(duì)由管道及逆止式排水閥構(gòu)成的排水管網(wǎng)進(jìn)行排水減壓計(jì)算［13］；李志萍等對(duì)管井排水降壓進(jìn)行優(yōu)化模擬，得到最佳排水井間距［14］；羅輝等對(duì)南水北調(diào)濟(jì)平干渠暗管排水效果進(jìn)行研究，得出渠內(nèi)外水位差日變幅不應(yīng)超過(guò)0.4 m［15］；張帥等采用有限元法對(duì)不同排水管間距、粗沙墊層厚度和基礎(chǔ)土層組合的排水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化［16］；方攀博等建立二維滲流模型，分析不同高度、不同距離的排水管降壓效果，確定了排水管在渠道的最佳位置［17］。

對(duì)于基巖裂隙水運(yùn)動(dòng)規(guī)律，由于基巖裂隙發(fā)育與分布的不均勻性和各向異性，裂隙水的運(yùn)動(dòng)隨之存在很大差異，其滲流模型有裂隙-孔隙雙重介質(zhì)模型、裂隙-管道雙重介質(zhì)模型和非雙重介質(zhì)模型等，運(yùn)動(dòng)流態(tài)可采用達(dá)西流、非達(dá)西流、非立方定律等描述［18］。趙良杰通過(guò)研究巖溶裂隙-管道雙重含水介質(zhì)水動(dòng)力特征，得到巖溶雙重介質(zhì)水流交換機(jī)理［19］；宋靜文等開(kāi)展了室內(nèi)裂隙溶質(zhì)物理試驗(yàn)，得到基巖裂隙水溶質(zhì)運(yùn)移規(guī)律［20］；徐淑媛等對(duì)裂隙巖體的滲流特征以及不同裂隙率采動(dòng)巖體的滲透性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究［21］；也有學(xué)者對(duì)基巖裂隙基本特征、賦存規(guī)律、優(yōu)勢(shì)流等進(jìn)行了研究［22-24］。

綜上，對(duì)于渠道防揚(yáng)壓破壞，針對(duì)強(qiáng)透水渠段采用滲流數(shù)值模擬方法的研究較多，而對(duì)基巖深挖渠段，采用物理模型試驗(yàn)的研究較少。相對(duì)于理論數(shù)值模擬，物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱芯扛咏こ虒?shí)際，因此，針對(duì)膠東調(diào)水工程萊州市趴埠周家生產(chǎn)橋至后趴埠東交通橋段的明渠基巖深挖方渠段，本文在地質(zhì)勘察和監(jiān)測(cè)渠內(nèi)外水位的基礎(chǔ)上，設(shè)置砂槽試驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑢?duì)不同排水減壓方案效果進(jìn)行試驗(yàn)研究，以為后續(xù)工程施工提供借鑒。

1 研究對(duì)象

1.1 工程概況

研究對(duì)象位于膠東調(diào)水工程萊州市趴埠周家生產(chǎn)橋至后趴埠東交通橋渠段，屬基巖深挖方，梯形斷面，堤頂高程31.20 m，渠底高程18.93 m，渠深12.27 m，渠底寬4 m，渠道內(nèi)坡坡比1∶1.5，設(shè)2級(jí)戧臺(tái)，第一級(jí)戧臺(tái)以下預(yù)制六邊形混凝土板襯砌，襯砌高度3.5 m。襯砌結(jié)構(gòu)型式為聚苯乙烯保溫板+土工膜+土工布+6 cm預(yù)制混凝土板。渠坡混凝土板下設(shè)置無(wú)砂混凝土找平層，兼做貼坡排水，渠底和邊坡坡腳每隔10 m設(shè)一逆止式排水器。工程自2015年通水以來(lái)，每年汛期和通水期過(guò)后，渠底和右側(cè)邊坡坡腳均會(huì)出現(xiàn)襯砌板鼓板和沖毀現(xiàn)象（見(jiàn)圖1～2），需對(duì)基巖深挖方渠段揚(yáng)壓破壞問(wèn)題進(jìn)行研究。

1.2 地質(zhì)概況

（1） 地層巖性及地下水賦存條件。

研究對(duì)象地層巖性主要為巨屯組含石墨黑云斜長(zhǎng)變粒巖及石墨大理巖等，風(fēng)化帶厚度一般為23.0～25.60 m，水位埋深5.02～13.97 m，水位標(biāo)高13.21～20.36m。根據(jù)水文監(jiān)測(cè)井抽水試驗(yàn)結(jié)果，單位涌水量為0.009～0.330 L/（s·m）。明渠右側(cè)透水性明顯好于左側(cè)透水性，右側(cè)單位涌水量0.22～0.33 L/（s·m），滲透系數(shù)1.653～6.494 m/d（1.91×10-3～7.52×10-3 cm/s），屬于中等透水性巖層；左側(cè)單位涌水量0.009～0.090 L/（s·m），滲透系數(shù)0.080～0.546 m/d（9.26×10-5～6.32×10-4 cm/s），屬于微透水～弱透水性巖層。

（2） 地下水動(dòng)態(tài)特征。

年內(nèi)水位動(dòng)態(tài)變化的主要影響因素是大氣降水和渠道輸水。渠道輸水期一般為11月至次年6月，此時(shí)渠內(nèi)輸水水位高于地下水位；停止輸水后，地下水位下降至渠底以下；隨著主汛期集中降雨，地下水位升至年度最高，并高于渠底水位；主汛期結(jié)束后，地下水位開(kāi)始下降，至渠道輸水前降至最低；開(kāi)始輸水后，地下水位又開(kāi)始升高至渠底高程以上。根據(jù)2020年6月至2021年8月對(duì)地下水位的觀測(cè)，其中2020年7月至2020年11月非通水期地下水位隨降雨變化，2020年11月17日水位最低（17.950 m），2020年9月1日水位最高（20.631 m），變幅2.681 m。2020年12月至2021年6月通水期間，地下水位受渠道水位變化影響，穩(wěn)定輸水期渠內(nèi)外水頭差小于0.3 m，停水或應(yīng)急調(diào)度期地下水位高于渠底水位0.57～0.97 m。

2 試 驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)裝置與材料

試驗(yàn)裝置包括砂槽、蓄水槽、供水裝置、排水裝置、測(cè)量裝置等。根據(jù)渠道斷面和幾何相似原理，砂槽按照比尺20∶1制作，長(zhǎng)169.1 cm、寬25 cm、高65 cm，材料為有機(jī)玻璃，砂槽右側(cè)設(shè)置集水管，左側(cè)不設(shè)集水管。蓄水槽長(zhǎng)20 cm、高65 cm、寬25 cm，設(shè)在砂槽右側(cè)，于砂槽接觸面上開(kāi)孔，鋪設(shè)濾網(wǎng)。供水裝置為水泵和管道，通過(guò)供水裝置向蓄水槽供水。根據(jù)三維數(shù)值模擬預(yù)測(cè)，渠道歷史最高地下水位與渠底高差為2.87 m［25］，原型與試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖嗨票瘸邽?0∶1，反映到該試驗(yàn)中蓄水槽中最高水位應(yīng)高于渠底14.4 cm，加上渠底至砂槽底部25 cm，設(shè)定蓄水槽最高水位為39.5 cm。排水裝置包括邊坡和渠底排水器及左側(cè)泄水孔，邊坡排水器采用逆止閥排水器，渠底排水器采用新型渠底升降式排水器［26］。測(cè)量裝置包括在邊坡和渠底下布置的8個(gè)孔隙水壓力計(jì)和流量計(jì)?？紫端畨毫τ?jì)實(shí)時(shí)測(cè)量渠道邊坡和渠底揚(yáng)壓力數(shù)據(jù)，流量計(jì)測(cè)量供水流量。渠底單排水系統(tǒng)和渠底及邊坡雙排水系統(tǒng)物理模型中，在編號(hào)為6的通道處安裝排水裝置，不安裝孔隙水壓力計(jì)。試驗(yàn)裝置見(jiàn)圖3，孔隙水壓力計(jì)布置見(jiàn)圖4。

根據(jù)水文地質(zhì)勘探，并結(jié)合達(dá)西實(shí)驗(yàn)，選用與研究對(duì)象滲透系數(shù)相近的粉細(xì)砂作為砂槽試驗(yàn)用砂，集水管使用PVC水管，縱橫交叉連接，經(jīng)排水量計(jì)算，選取集水管直徑為1.5 cm，出水管直徑為1 cm。粗砂包裹在排水器和集水管周圍，防止粉細(xì)砂使集水管和排水器發(fā)生淤堵。

2.2 試驗(yàn)方法與步驟

通過(guò)在砂槽中右側(cè)是否設(shè)置集水管，對(duì)比基巖裂隙水有、無(wú)集水措施下的排水降壓效果。由于研究對(duì)象為基巖深挖方渠段，裂隙分布具有大小和方向不均勻性，邊坡滲流呈流速小、無(wú)序流動(dòng)的特點(diǎn)，易在未知部位形成優(yōu)勢(shì)流及高揚(yáng)壓力，引起渠道邊坡襯砌結(jié)構(gòu)的集中破壞。針對(duì)基巖裂隙滲流的特點(diǎn)，設(shè)置集水管時(shí)，分層布設(shè)并與排水器連接。布設(shè)集水管可提高邊坡中的滲流流速，加快水的收集、輸送、排泄，分層布設(shè)可在渠道邊坡形成高水高排、低水低排的有序排水系統(tǒng)，使裂隙水及時(shí)通過(guò)最近層的集水管排泄，避免在邊坡局部形成過(guò)高揚(yáng)壓力。根據(jù)基巖深挖方邊坡的弱滲透性、歷史最高地下水頭值（2.87 m）和試驗(yàn)?zāi)Ｐ统叽?，將集水管分上、中、?層均勻布設(shè)，各層匯集輸送邊坡滲流的面積基本相同，層間垂直高度小于5 cm（模擬實(shí)際工程尺寸小于1 m）。每層平行于渠道水流方向設(shè)一根集水管，主要起收集水流作用，垂直于渠道水流方向設(shè)2根，主要起輸送水流作用。集水管縱橫交叉連接，通向邊坡和渠底的粗砂墊層，粗砂墊層中埋設(shè)邊坡和渠底排水器，形成集水、輸水、排水一體的排水減壓系統(tǒng)。

通過(guò)控制排水裝置開(kāi)關(guān)，模擬無(wú)排水（見(jiàn)圖5）、邊坡單排水（見(jiàn)圖6）、渠底單排水（見(jiàn)圖7）、邊坡及渠底雙排水（見(jiàn)圖8）4種不同排水系統(tǒng)的渠底及邊坡?lián)P壓力和排水特征。

向蓄水槽供水的流量設(shè)定需考慮砂槽的滲流量和模擬地下水位上升到達(dá)歷史最高水位。通過(guò)滲流計(jì)算，并考慮到水位上升需要，設(shè)定初始供水流量為150 L/h，在調(diào)增供水流量時(shí)，按照50 L/h遞增。

試驗(yàn)步驟分為填砂、供水停水、數(shù)據(jù)記錄3個(gè)步驟。具體步驟為：在砂槽內(nèi)填充粉細(xì)砂，分多次裝入，每次裝砂后將砂樣壓實(shí)。用泵將自來(lái)水送至蓄水槽，由蓄水槽向砂槽內(nèi)側(cè)滲，模擬側(cè)向徑流。蓄水槽水位到達(dá)39.5 cm（歷史最高地下水位）時(shí)停泵。停泵后，蓄水槽水位下降至25 cm時(shí)停止試驗(yàn)。每隔2 min記錄一次水位和水量數(shù)據(jù)，揚(yáng)壓力的數(shù)據(jù)為實(shí)時(shí)記錄。通過(guò)控制排水裝置開(kāi)關(guān)，改變不同排水狀態(tài)，重復(fù)進(jìn)行供水、排水、停水試驗(yàn)。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 無(wú)集水管

無(wú)集水管時(shí)，水位及揚(yáng)壓力變化情況見(jiàn)圖9。

由于粉細(xì)砂滲透系數(shù)過(guò)小，水流在砂槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)非常緩慢，排水裝置未開(kāi)啟，因此后續(xù)不同排水系統(tǒng)試驗(yàn)也無(wú)法進(jìn)行。由圖9可知，隨著蓄水槽水位上升，揚(yáng)壓力由大至小的位置依次為：CH5、CH4、CH7、CH6、CH8、CH2、CH3、CH1?？傮w趨勢(shì)是：邊坡坡腳揚(yáng)壓力較大，渠底中部揚(yáng)壓力小于渠底靠近邊坡處，渠底揚(yáng)壓力大于來(lái)水一側(cè)邊坡坡腳。右側(cè)蓄水槽水位到達(dá)最高水位時(shí)，通道4的最高揚(yáng)壓力達(dá)到4.24 kPa，停泵后，各位置處的揚(yáng)壓力先迅速下降，后緩慢下降。

3.2 有集水管

3.2.1 揚(yáng)壓力變化特征

供水流量-揚(yáng)壓力關(guān)系見(jiàn)圖10和表1。

（1） 集水管對(duì)揚(yáng)壓力的影響。

由圖10可知：供水初期，揚(yáng)壓力變化不穩(wěn)定，供水后期以及停泵后揚(yáng)壓力變化規(guī)律明顯。揚(yáng)壓力由大到小依次為：CH5、CH4、CH8、CH7、CH6、CH3、CH2、CH1。左側(cè)邊坡坡腳揚(yáng)壓力較大，渠底中部揚(yáng)壓力小于渠底靠近邊坡處揚(yáng)壓力，渠底揚(yáng)壓力大于來(lái)水一側(cè)邊坡?lián)P壓力。右側(cè)有集水管，左側(cè)沒(méi)有集水管，右側(cè)岸坡?lián)P壓力低于左側(cè)。由表1可知，供水流量為150 L/h時(shí)，無(wú)排水系統(tǒng)時(shí)右側(cè)岸坡?lián)P壓力降低33.6%～42.16%，采用邊坡為排水系統(tǒng)時(shí)揚(yáng)壓力降低29.0%～30.5%，采用渠底為排水系統(tǒng)時(shí)揚(yáng)壓力降低34.8%～41.6%，采用渠底及邊坡雙排水系統(tǒng)揚(yáng)壓力降低30%～43.7%?？梢?jiàn)，有集水管時(shí)，邊坡滲流速度加快，可以有效降低揚(yáng)壓力。

（2） 不同排水系統(tǒng)對(duì)揚(yáng)壓力的影響。

由表1可知，供水流量為150 L/h時(shí)，無(wú)排水系統(tǒng)時(shí)最大揚(yáng)壓力為3.06 kPa，采用邊坡單排水系統(tǒng)、渠底單排水系統(tǒng)、渠底及邊坡雙排水系統(tǒng)時(shí)分別為2.62，2.21，1.90 kPa。相對(duì)無(wú)排水系統(tǒng)，最大揚(yáng)壓力分別降低14.4%，27.8%，37.9%。相對(duì)渠底單排水系統(tǒng)，供水流量為200 L/h時(shí)，雙排水系統(tǒng)最大揚(yáng)壓力降低22.73%，供水流量為250 L/h和300 L/h時(shí)，雙排水系統(tǒng)最大揚(yáng)壓力降低7.79%和13.29%。由此可見(jiàn)，渠底及邊坡雙排水系統(tǒng)對(duì)揚(yáng)壓力的削減效果優(yōu)于渠底單排水系統(tǒng)，更優(yōu)于邊坡單排水系統(tǒng)。

3.2.2 排水特征

供水流量-水位-揚(yáng)壓力-排泄流量變化見(jiàn)圖11和表1。

（1） 同一排水系統(tǒng)不同位置排水特征。

由圖11可知：無(wú)排水系統(tǒng)時(shí)，水從左側(cè)排泄口排出，最大流量為1.26 L/h；采用邊坡單排水系統(tǒng)，供水流量為150 L/h時(shí)，邊坡右側(cè)排水流量為10～60 L/h，左側(cè)為2～25 L/h；采用渠底單排水系統(tǒng)，渠底排水裝置排水流量為130～300 L/h；采用渠底及邊坡雙排水系統(tǒng)，渠底排水流量150～300 L/h，邊坡右側(cè)5～40 L/h，邊坡左側(cè)2～15 L/h?？梢?jiàn)，同一排水系統(tǒng)，右側(cè)邊坡排水大于左側(cè)，說(shuō)明集水管的存在有效促進(jìn)了水的排泄。對(duì)于渠底及邊坡雙排水系統(tǒng)，供水流量為150，200，250，300，350 L/h時(shí)，到達(dá)最大水位前2 min內(nèi)的排水流量中，邊坡左側(cè)排水流量占比為0～5.77%，右側(cè)排水流量占7.69%～15.73%，渠底排水裝置排水流量占82.02%～90.91%，渠底排水能力遠(yuǎn)大于邊坡排水能力。

（2） 不同排水系統(tǒng)排水效果。

由表1可知：到達(dá)最大水位前2 min內(nèi)，供水流量為150 L/h時(shí)，邊坡單排水系統(tǒng)、渠底單排水系統(tǒng)和渠底及邊坡雙排水系統(tǒng)排水量分別為64.32，141.36，158.62 L/h，可見(jiàn)渠底及邊坡雙排水系統(tǒng)排水效果明顯優(yōu)于渠底單排水系統(tǒng)大于邊坡排水系統(tǒng)。

4 討 論

基于試驗(yàn)結(jié)果可知，在基巖裂隙弱透水渠段，合理布設(shè)集水管、輸水管和排水器形成渠底和邊坡排水構(gòu)成的完整系統(tǒng)具有良好的排水減壓效果。具體排水減壓方案可設(shè)計(jì)為：在渠底和渠坡襯砌下方設(shè)粗砂墊層，粗砂墊層中鋪設(shè)縱向和橫向集水暗管，縱向集水管平行水流方向布置，匯集集水管上方區(qū)域內(nèi)的邊坡滲流，橫向集水管作為輸水管與邊坡逆止式排水器和渠底排水裝置連接，快速輸水和排水，并根據(jù)渠道內(nèi)外的水頭差和襯砌結(jié)構(gòu)特性設(shè)置縱向集水管最優(yōu)層數(shù)，形成高水高排、低水低排、分層排水減壓的渠底和邊坡雙排水系統(tǒng)，有效減少襯砌結(jié)構(gòu)的揚(yáng)壓破壞。關(guān)于縱向集水管最優(yōu)層數(shù)的設(shè)置，劉長(zhǎng)喜［27］認(rèn)為巖裂隙發(fā)育渠段水頭大于4.0 m時(shí)宜在渠底和渠坡布置3排軟水透水管；張帥等［16］通過(guò)數(shù)值模擬重粉質(zhì)壤土渠段，認(rèn)為水頭差超過(guò)3.0 m時(shí)，渠底渠坡應(yīng)分別設(shè)置2排透水管；王維平等［25］研究認(rèn)為渠坡為強(qiáng)透水土料時(shí)，可不必布設(shè)集水管。在本次試驗(yàn)工況下，按照羅輝［15］的破壞臨界值，集水管層間距離小于0.89 m時(shí)，經(jīng)渠底和渠坡雙排水系統(tǒng)降壓后，襯砌板不會(huì)發(fā)生揚(yáng)壓破壞。可見(jiàn)，縱向集水管層數(shù)設(shè)置應(yīng)綜合考慮渠坡土體滲透性、襯砌結(jié)構(gòu)的抗揚(yáng)壓能力及水頭差等因素，以不引起渠道內(nèi)坡襯砌板揚(yáng)壓破壞的最少集水管的層數(shù)為最優(yōu)層數(shù)。

5 結(jié) 論

（1） 對(duì)基巖裂隙弱滲透介質(zhì)，無(wú)集水管時(shí)，排水裝置不能開(kāi)啟，揚(yáng)壓力較高；有集水管時(shí)，排水裝置可順利開(kāi)啟，有效降低揚(yáng)壓力。歷史最高地下水位下，同一排水系統(tǒng)，有集水管側(cè)比無(wú)集水管側(cè)揚(yáng)壓力低29.0%～43.7%。不同排水系統(tǒng)，渠底及邊坡雙排水系統(tǒng)對(duì)揚(yáng)壓力削減效果最優(yōu)，相對(duì)無(wú)排水系統(tǒng)減壓幅度可達(dá)37.9%，相對(duì)于無(wú)集水管時(shí)，渠底及邊坡雙排水系統(tǒng)減壓幅度可達(dá)55.2%。

（2） 對(duì)基巖裂隙弱滲透介質(zhì)，集水管可以有效促進(jìn)水的收集和排泄。無(wú)集水管時(shí)，滲流流速緩慢，有集水管時(shí)，滲流流速加快，排水裝置順利開(kāi)啟排水，同一排水系統(tǒng)，有集水管側(cè)排水量成倍高于無(wú)集水管側(cè)。不同排水系統(tǒng)，渠底及邊坡雙排水系統(tǒng)排水效果最優(yōu)，分別是邊坡排水系統(tǒng)和渠底單排水系統(tǒng)的2.5倍和1.1倍。采用渠底及邊坡雙排水系統(tǒng)，渠底排水裝置排水量占82.02%～90.91%，遠(yuǎn)大于邊坡排水裝置。

（3） 裂隙發(fā)育的基巖深挖方渠段，高水頭差和裂隙水無(wú)序集中排放是造成襯砌結(jié)構(gòu)破壞的主要原因，基于試驗(yàn)結(jié)果，建議設(shè)置縱橫集水暗管與排水裝置連接的渠底和邊坡網(wǎng)絡(luò)排水系統(tǒng)，以減少襯砌結(jié)構(gòu)的揚(yáng)壓破壞。當(dāng)渠內(nèi)外水頭差超過(guò)排水系統(tǒng)的最大降壓幅度時(shí)，可通過(guò)增設(shè)邊坡集水暗管層數(shù)和加密排水管網(wǎng)來(lái)提高排水降壓效果，將揚(yáng)壓力降至安全范圍。

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（編輯：胡旭東）

Abstract：

In order to explore the law of drainage and decompression of the slope in the deep excavated rocky section of a channel in Jiaodong Water Diversion Project，according to the hydrogeological exploration parameters and the channel section size，a sand tank experimental model was designed，and the drainage and decompression experiments of various schemes such as no drainage system，single slope drainage system，single bottom drainage system，and dual drainage system at the bottom and slope were carried out.The results showed that under the condition of the highest recorded groundwater level，for the same drainage system，the uplift pressure of the side with catchment pipe was 290%～437% lower than that of the side without catchment pipe.For different drainage systems，the dual drainage system at the bottom and slope of the channel had the best decompression effect，the decompression range can reach 379% compared with the non-drainage system but with the catchment pipe，and the decompression range can reach 552% compared with the non-catchment pipe.Among different drainage systems，the drainage effect of the double drainage system was the best，which was 25 times and 11 times than that of the single slope drainage system and the single bottom drainage respectively.In the double drainage system，the drainage volume of channel bottom drainage device accounted for 8202%～9091%，which was much larger than that of slope drainage device.Based on the experimental results，it is concluded that for the deep excavated rocky channel section with developed cracks，it is appropriate to design a dual drainage system of channel bottom and slope network connected by vertical and horizontal drainage pipes and drainage devices to reduce the uplift pressure damage of lining structure.

Key words：

deep excavated channel；drainage and decompression；decompression effect；drainage volume；Jiaodong water diversion project