特殊土渠基與渠坡的穩(wěn)定

邢義川，宋建正，曹國利，杜秀文

（1.中國水利水電科學(xué)研究院，北京 100038；2.黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，河南 鄭州 450003；3.中國灌溉排水發(fā)展中心，北京 100053）

水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》頒布17年來，不僅在我國的節(jié)水灌溉，而且在發(fā)電、供水等渠道防滲工程建設(shè)中都發(fā)揮了重大的作用。為了確保我國渠道防滲工程建設(shè)的質(zhì)量、管理水平和輸水效率，充分發(fā)揮工程效益，水利部組織了國標(biāo)《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》的修編。筆者參加了該規(guī)范第6章“渠基與渠坡的穩(wěn)定”的編寫工作，該章內(nèi)容涉及對(duì)特殊土渠道穩(wěn)定的總體要求，對(duì)保證渠基與渠坡穩(wěn)定做出了具體規(guī)定。現(xiàn)將該章的修編思路與技術(shù)要點(diǎn)概述如下，便于使用者對(duì)該章的理解。

1 渠坡的安全坡比確定

1.1 確定渠坡安全坡比的兩種方法渠道邊坡的安全坡比i指一定條件下能夠保證渠坡穩(wěn)定的最小坡比，可用最小邊坡系數(shù)m表示，二者互為倒數(shù)，即i=1∶m。渠道的安全坡比是衡量渠道穩(wěn)定的基本指標(biāo)，在渠道建設(shè)中非常重要，所以本規(guī)范增加了這一節(jié)內(nèi)容。規(guī)范提出了確定渠坡安全坡比的兩種方法：（1）采用數(shù)值計(jì)算的方法，就是根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，通過土工試驗(yàn)和邊坡穩(wěn)定計(jì)算分析確定，這種方法適用于確定所有級(jí)別渠道的安全坡比；（2）采用工程類比法，就是與擬建渠道地質(zhì)條件相近的已建渠道穩(wěn)定邊坡的坡比作為參考，再加上工程經(jīng)驗(yàn)確定擬建工程的安全坡比，這種方法適用于確定小型渠道的安全坡比。

本規(guī)范采用這兩種方法的理由是：現(xiàn)在的渠道工程規(guī)模有的很大（象南水北調(diào)中線渠道，過幾百個(gè)流量），有的很小（像灌溉農(nóng)渠，只過0.1個(gè)流量），對(duì)于很小的渠道工程再采用數(shù)值計(jì)算的方法，就顯得過于浪費(fèi)，所以規(guī)定5級(jí)渠道的安全坡比的確定可采用工程類比法。

1.2 渠道邊坡安全坡比數(shù)值計(jì)算方法在采用數(shù)值計(jì)算方法確定渠道邊坡的安全坡比時(shí)，關(guān)鍵的問題是分析方法的選取、強(qiáng)度參數(shù)的選取和邊坡安全系數(shù)的確定。

（1）邊坡穩(wěn)定分析方法選取。分析方法很多，有極限平衡法、有限元法、概率統(tǒng)計(jì)法等，就極限平衡法大類中還有許多方法，例如簡(jiǎn)化畢肖普法、摩根斯—普賴斯法、不平衡推力傳遞法和楔體法等。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)于一般的渠道工程，采用極限平衡法，就可以滿足設(shè)計(jì)要求，但是當(dāng)變形對(duì)渠道的安全影響較大（當(dāng)變形對(duì)渠道防滲襯砌結(jié)構(gòu)有較大影響或開挖卸荷導(dǎo)致渠道變形破壞時(shí)），就需要再采用有限元法作進(jìn)一步驗(yàn)算；對(duì)于極限平衡法中多種方法的選用，要根據(jù)渠基和渠坡的巖性（土質(zhì)渠坡或巖質(zhì)渠坡）、邊坡滑動(dòng)面形狀（滑動(dòng)面呈圓弧形、滑動(dòng)面呈非圓弧形、巖體呈塊體結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu)、巖體楔形體）等特點(diǎn)確定；

（2）渠坡穩(wěn)定計(jì)算的強(qiáng)度參數(shù)選取。強(qiáng)度參數(shù)是邊坡設(shè)計(jì)與治理的重要依據(jù)，選擇時(shí)應(yīng)該非常慎重。正確選取強(qiáng)度參數(shù)對(duì)于大型或特大型渠坡更為重要，所以在本規(guī)范中強(qiáng)調(diào)了對(duì)大型或特大型渠道工程的強(qiáng)度參數(shù)選?。?/p>

（3）渠坡穩(wěn)定分析的安全系數(shù)確定。從理論上講，處于極限平衡狀態(tài)時(shí)，邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)等于1。因此，若設(shè)計(jì)邊坡的安全系數(shù)大于1，應(yīng)能滿足要求。但在實(shí)際工程中，由于方法誤差、計(jì)算誤差以及參數(shù)選取誤差等都影響了計(jì)算結(jié)果的精度，所以工程中對(duì)其取值大于1。目前對(duì)于穩(wěn)定安全系數(shù)取值，各部門尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，本規(guī)范規(guī)定渠坡穩(wěn)定分析的安全系數(shù)，對(duì)于正常運(yùn)行條件可采用1.15～1.25，當(dāng)考慮地震荷載時(shí)，應(yīng)不小于1.05～1.10。這里安全系數(shù)給定一個(gè)范圍而不是一個(gè)值，其目的是為了使設(shè)計(jì)工程師根據(jù)具體的工程等級(jí)、地質(zhì)條件和工程的重要性對(duì)其進(jìn)行選取。例如大型工程取大值、重要工程取大值等。

1.3 渠道邊坡安全坡比工程類比法規(guī)范給出了水深小于或等于3m的挖方渠道最小邊坡系數(shù)m表格，也給出了填方高度小于或等于3m的渠道內(nèi)、外邊坡最小邊坡系數(shù)m表格，還給出了膜料防滲渠道的土料保護(hù)層內(nèi)坡坡比表格，可供采用工程類比法選取邊坡系數(shù)時(shí)參考。

2 黃土渠道的穩(wěn)定性

黃土地區(qū)渠道破壞主要有兩種現(xiàn)象，一種是渠基的濕陷破壞，這普遍存在于濕陷性黃土地區(qū)；另一種是渠道修建在黃土塬邊，引起塬邊黃土高邊坡的滑坡，這主要發(fā)生在西北黃土高原地區(qū)。針對(duì)這兩種現(xiàn)象，本規(guī)范在原規(guī)范內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加了濕陷性黃土渠基處理方法和黃土塬邊渠坡增穩(wěn)措施兩項(xiàng)內(nèi)容。

2.1 濕陷性黃土渠基的處理方法黃土的濕陷變形是黃土的突出特性，由于黃土的濕陷變形具有突變性，非連續(xù)性和不可逆性，往往對(duì)工程產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。為了保證濕陷性黃土地區(qū)建筑物的安全和正常使用，在絕大多數(shù)情況下都必須采取地基處理。然而，地基處理費(fèi)用很高，有時(shí)占工程總造價(jià)的20%～30%，工期較長，一般占總工期的1/4還多[12]，因此，地基處理方案的選擇必須高度謹(jǐn)慎，力求做到技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的合理性。濕陷性黃土地基處理方法很多，可以概括如下。

（1）基本消除黃土地基的濕陷性方法：①換土墊層法：有素土墊層和灰土墊層，將填筑的黃土分層夯實(shí)，使填土密實(shí)度大，孔隙小，具有強(qiáng)度高、壓縮變形小的特點(diǎn)。但該法只能消除墊層厚度以內(nèi)的濕陷性，一般處理深度1～3m；②強(qiáng)夯法：將適宜含水率的黃土，采用重錘夯實(shí)，夯后黃土地基的強(qiáng)度和均勻性都有保障，但該法有效處理深度一般為3～12m；③擠密法：在黃土地基上采用機(jī)械、人力或爆擴(kuò)成孔，孔內(nèi)填最優(yōu)含水率的土或灰土樁，擠密適宜濕度的濕陷性黃土，該法可處理深度5～15m；④預(yù)浸水法：一般處理自重濕陷性黃土地基，可消除地面下6m以下濕陷性黃土層的全部濕陷性；此外，對(duì)于深厚濕陷性黃土地基，還可以采用孔內(nèi)深層夯實(shí)處理技術(shù)，即DDC處理方法等。

（2）樁基礎(chǔ)穿透濕陷性黃土層方法：將樁基礎(chǔ)穿透濕陷性黃土層直接作用在持力土層上，躲過濕陷性黃土層帶來的工程問題。這種樁基礎(chǔ)主要是灌注樁。

（3）完全防水的方法：在濕陷性黃土地基上，采用隔水材料做好防水，避免地基的濕陷性。常用的隔水材料有灰土、油氈以及各種PVC和PE膜等。

在這3類濕陷性黃土地基處理方法中，完全防水的方法不可取，理由顯而易見，渠道工程不可能做到完全防水；樁基礎(chǔ)穿透濕陷性黃土層方法由于造價(jià)太高也不可取；通過分析比較，對(duì)于渠道工程，基本消除黃土地基的濕陷性方法比較適宜，所以規(guī)范采用了該類方法，并以列表的形式給出。規(guī)范還指出了濕陷性黃土渠基的處理具體選用方法，即根據(jù)黃土的濕陷性等級(jí)和渠道具體特點(diǎn)選取表中一種或多種相結(jié)合的方法。

2.2 塬邊渠道黃土高邊坡的增穩(wěn)措施黃土塬邊修建了渠道以后，由于渠道從高邊坡攔腰開挖，坡面開挖卸載，形成了應(yīng)力集中和臨空條件，使剪應(yīng)力增大，滑動(dòng)勢(shì)能增大；渠道在運(yùn)行中，由于渠道滲水的作用、降雨作用、塬面灌溉和人為用水作用使地下水位上升，軟化了土體，減小了土體的抗滑能力；坡腳不適當(dāng)?shù)耐谕梁腿藶榛顒?dòng)的影響增加了坡體失穩(wěn)因素。這就是塬邊渠道高邊坡常常發(fā)生滑坡的原因。例如陜西寶雞峽引渭灌溉工程，渠道要經(jīng)過98km黃土塬邊斜坡地帶，從1971年到1984年渠道通水后13年間，累計(jì)滑塌89次，滑塌方量190余萬m3。1984年11月21日，86km段（即魏家堡附近）渠道左岸發(fā)生了大滑坡，滑塌土方約15萬m3，堵塞渠道130m，使塬上11.3萬hm2小麥冬灌受到很大影響，到目前為止在高邊坡地段險(xiǎn)情跡象仍存在，如許多群眾窯洞出水，坡腳鼓肚，地表開裂、沉陷等時(shí)有發(fā)生[10]。

在長期的塬邊渠道黃土高邊坡的治理過程中，已形成了較系統(tǒng)的方法。主要有：（1）通過計(jì)算選取合理的邊坡坡比，既要保證邊坡穩(wěn)定又要節(jié)省工程造價(jià)；（2）在平均坡比不變的條件下，一般在坡高的1/2或稍高處設(shè)6～12m寬的大平臺(tái)，較一坡到頂或小平臺(tái)的坡型，既經(jīng)濟(jì)又安全。因?yàn)樵谄脚_(tái)以下采用緩坡，少挖土方量，可以增強(qiáng)邊坡土體的抗滑能力，大平臺(tái)以上采用陡坡，可使平臺(tái)加寬，相應(yīng)地減少了邊坡土體的滑動(dòng)力；（3）為了防止黃土渠坡由于雨水作用產(chǎn)生的坡面沖刷、坡頂陷穴或溶洞等危害，同時(shí)為了防止坡體由于滲流、灌溉以及人為活動(dòng)的影響而導(dǎo)致的地下水位升高，進(jìn)而造成渠坡失穩(wěn)現(xiàn)象，采用立體排水系統(tǒng)，增強(qiáng)土體的自身穩(wěn)定性。對(duì)于坡體，采用水平鉆打孔排出土體內(nèi)的地下水，對(duì)于坡面，采用由天溝、側(cè)溝、平臺(tái)排水溝和吊溝組成的坡面排水系統(tǒng)；（4）渠堤以上黃土高邊坡的坡腳是應(yīng)力集中帶，受到應(yīng)力松弛和剝落、沖刷的交替作用，為了防止由于這些作用而逐漸降低邊坡穩(wěn)定性導(dǎo)致渠坡的整體破壞，常在坡腳處采用砂漿塊石護(hù)坡或采用噴錨支護(hù)增穩(wěn)措施。

3 膨脹土渠道的穩(wěn)定性

3.1 膨脹土的工程特性膨脹土是由膨脹性黏土礦物蒙脫石、伊利石等組成的，具有脹縮性、超固結(jié)性、多裂隙性以及強(qiáng)度衰減特性的一類特殊黏性土[13]。主要分布在長江流域，絕大多數(shù)膨脹土集中分布在Ⅱ級(jí)階地以上、盆地及平原地區(qū)。膨脹土的工程特性中，脹縮性是其內(nèi)因，是由他的礦物成分和特殊物質(zhì)結(jié)構(gòu)所決定的，表現(xiàn)出干燥時(shí)體積收縮，土體處于堅(jiān)硬狀態(tài)。變濕時(shí)體積膨脹、土體處于軟化的狀態(tài)；裂隙性是關(guān)鍵因素，裂隙使土體的整體性減小，強(qiáng)度降低；超固結(jié)性是促進(jìn)因素，使土體產(chǎn)生漸進(jìn)破壞。膨脹土的工程特性決定了其邊坡失穩(wěn)破壞的特點(diǎn)，主要有[8]：

（1）由于氣候的影響，使邊坡出現(xiàn)淺層滑坡現(xiàn)象，一般是3～4m，最多是6m；

（2）膨脹土邊坡滑動(dòng)多在邊坡的上半部，然后逐級(jí)牽引向上發(fā)展；

（3）在眾多的膨脹土邊坡破壞的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)有的邊坡坡比1∶5，仍然產(chǎn)生滑坡；

（4）不少邊坡在運(yùn)行了多年以后還產(chǎn)生滑波。例如駟馬山引江水道是聯(lián)系長江與滁河的人工開挖渠道，引江流量230m3/s，分洪流量500m3/s，最大切嶺深34m。1969年12月動(dòng)工開挖，1971年12月竣工，渠道底寬14～27m，邊坡1∶3～1∶3.5，運(yùn)行中1974年發(fā)生第一處滑坡后，到2002年已發(fā)生滑坡10處，而且20多年后渠坡仍有滑坡跡象；

（5）在多雨季節(jié)是滑坡最易發(fā)生的時(shí)期，特別是在長期干旱以后的第一個(gè)雨季，滑坡會(huì)成群出現(xiàn)；

（6）陽坡是氣候變化較為劇烈的地方，所以，膨脹土邊坡的破壞多發(fā)生在陽坡。

由于膨脹土復(fù)雜的工程特性，膨脹土地區(qū)修建的渠道常常發(fā)生地基和邊坡破壞，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。例如南水北調(diào)安陽段有一處弱膨脹土渠道，在修建過程中，由于2010年8月份連續(xù)降雨，使4公里多的渠道產(chǎn)生大面積滑塌破壞，現(xiàn)場(chǎng)情況慘不忍睹。

在這一節(jié)，本規(guī)范針對(duì)膨脹土的工程特性，結(jié)合長期工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在原規(guī)范的基礎(chǔ)上，增加了安全坡比的確定、邊坡穩(wěn)定分析方法的選取、計(jì)算參數(shù)的選取原則、計(jì)算參數(shù)的試驗(yàn)方法等內(nèi)容；在膨脹土地基和邊坡處理方法方面，增加了新方法、新材料和新技術(shù)的應(yīng)用。

3.2 膨脹土渠道邊坡穩(wěn)定分析膨脹土渠道邊坡穩(wěn)定分析必須反映膨脹土復(fù)雜的工程特性和獨(dú)特的渠坡破壞特性，這主要體現(xiàn)在破壞面、強(qiáng)度參數(shù)和計(jì)算方法的選取上。

（1）膨脹土邊坡的破壞面選取。在破壞面確定方面，在一定條件下，要考慮裂隙的分布和數(shù)量、裂隙的產(chǎn)狀變化規(guī)律、充填物性質(zhì)等，根據(jù)裂隙的這些性質(zhì)判斷出可能的破壞面；

（2）膨脹土邊坡穩(wěn)定計(jì)算的強(qiáng)度參數(shù)選取。一般情況下，膨脹土的峰值抗剪強(qiáng)度是相當(dāng)高的，但是從失穩(wěn)的膨脹土邊坡反算出的抗剪強(qiáng)度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其峰值強(qiáng)度，一般在峰值強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度之間?；瑒?dòng)面上強(qiáng)度參數(shù)的取值要根據(jù)不同土層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、地質(zhì)條件、地下水情況由土工試驗(yàn)確定。強(qiáng)度參數(shù)宜采用三軸壓縮試驗(yàn)確定，殘余強(qiáng)度參數(shù)宜采用反復(fù)剪切試驗(yàn)確定；

（3）計(jì)算方法選取。膨脹土渠坡的穩(wěn)定性，實(shí)際是一個(gè)非飽和土工程問題，對(duì)于特大型和大Ⅰ型渠道邊坡穩(wěn)定分析一定要考慮非飽和土的性質(zhì)，可采用相應(yīng)的穩(wěn)定分析方法和選取相應(yīng)的強(qiáng)度參數(shù)。

3.3 膨脹土地基和邊坡處理方法膨脹土邊坡破壞表現(xiàn)出多種特點(diǎn)，提醒人們應(yīng)采取針對(duì)措施以增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性。在長期工程實(shí)踐中，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，提出了很多好的膨脹土地基和邊坡處理方法，規(guī)范根據(jù)膨脹土渠道邊坡的運(yùn)行特點(diǎn)，選取了一些適宜的方法列入表中供應(yīng)用時(shí)參考。在選擇膨脹土渠坡的增穩(wěn)處理措施時(shí)，可選擇其中一種或多種相結(jié)合的方法，處理深度應(yīng)根據(jù)分析計(jì)算確定。

（1）適應(yīng)基土變性的渠道斷面和防滲結(jié)構(gòu)措施。主要是考慮結(jié)構(gòu)與地基的共同作用，規(guī)范指出：當(dāng)?shù)鼗冃沃敌∮?cm時(shí)，可采用適應(yīng)基土變形的渠道斷面和防滲結(jié)構(gòu)；當(dāng)基土變形值大于5cm時(shí)，應(yīng)采用處理渠基的方法；或二者聯(lián)合的方法。適應(yīng)基土變形的渠道斷面形式有U形、弧形、弧形底梯形、弧形坡腳梯形、寬淺矩形等；防滲結(jié)構(gòu)有柔性結(jié)構(gòu)，柔性與剛性復(fù)合結(jié)構(gòu)（混凝土板與塑膜復(fù)合式），形式改善的剛性結(jié)構(gòu)（架空梁板式—預(yù)制∏形板、預(yù)制空心板式結(jié)構(gòu)）等；

（2）換土措施。將膨脹土部分挖除，用非膨脹土或粗粒土包蓋。換土的厚度要考慮因降雨引起土體含水量急劇變化帶的深度，換土質(zhì)量符合各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求。例如河南南陽刁南灌渠北干1#躍水閘下游渠段換土厚度1.5m，斷面坡度1∶2.0，運(yùn)行近20年，渠坡未發(fā)生破壞跡象。寧夏鹽環(huán)定楊黃工程龔兒莊泵站地基膨脹土采用換土處理方法，換成3∶7灰土，厚2.5m[6]，南水北調(diào)中線工程線路長1 427.17km，其中穿越膨脹巖土渠段累計(jì)長約340km，從科研報(bào)告看，處理的主要措施還是換土方案，強(qiáng)、中膨脹土的換土厚度分別為2.5和2.0m；

（3）土性改良措施。主要有石灰固化作用和水泥固化作用。我國廣西上思那板北干渠有些渠段，采用膨脹土摻8%的石灰，襯砌灰土厚40cm，表面蓋30cm厚的水泥砂漿；有些渠道膨脹土摻6%水泥作護(hù)坡材料，厚20cm，表面覆蓋厚約30cm水泥砂漿，該渠處理后30多年來運(yùn)行正常[6]；

（4）坡面防護(hù)措施。主要是種植草皮，坡面設(shè)置排水系統(tǒng)防止雨水沖刷。該措施大多應(yīng)用于渠道外坡和襯砌以上渠坡；

（5）坡體排水措施。采用某種排滲措施將膨脹土渠坡內(nèi)部積水排出體外以增強(qiáng)渠坡的穩(wěn)定性。安徽省駟馬山引江工程渠坡治理就曾采用豎井結(jié)合水平孔排滲方案。其中I-74#滑坡段采用了3口、IV-89#滑坡采用49口、IV-96#滑坡采用深井26口和Ⅷ-98#滑坡采用8口豎井及水平排滲孔方案，形成了豎井聯(lián)合水平排滲孔的立體排滲系統(tǒng)。經(jīng)過多年運(yùn)行，渠坡再?zèng)]有發(fā)生滑塌，從測(cè)壓管水位觀測(cè)情況看，渠坡向有利于穩(wěn)定的趨勢(shì)發(fā)展。

（6）加筋土措施。將土工合成材料在渠坡內(nèi)不同高度分層鋪設(shè)，使其與土體共同作用來增強(qiáng)渠坡的穩(wěn)定性，加筋材料有纖維、土工織物、土工格柵等，對(duì)于渠道邊坡土工格柵效果更佳。土工格柵選型、土工格柵自由段長度、錨固長度，分層填土厚度等技術(shù)數(shù)據(jù)，應(yīng)根據(jù)工程需要和渠坡穩(wěn)定分析確定。

4 分散性土渠道的穩(wěn)定性

分散性土具有易被水沖蝕的特性，容易被雨水淋蝕產(chǎn)生沖蝕孔洞和被滲流水沖蝕出現(xiàn)管涌破壞。分散性土對(duì)渠道工程產(chǎn)生的破壞非常嚴(yán)重，20世紀(jì)50年代在澳大利亞首先發(fā)現(xiàn)，60年代在美國也相繼發(fā)現(xiàn)，70年代我國黑龍江省在興建北部引嫩繁榮灌區(qū)等工程時(shí)，同樣發(fā)現(xiàn)了分散性土對(duì)工程帶來的嚴(yán)重破壞，其后在湖北、浙江、廣西、遼寧、山東、河南、吉林等省區(qū)的水利工程建設(shè)中，相繼都有發(fā)現(xiàn)[7]。分散性土對(duì)渠道工程產(chǎn)生的破壞雖然非常嚴(yán)重，但只要通過試驗(yàn)，鑒別其分散性，采取有效措施，在分散性土基上修建渠道工程是安全可行的。

這一節(jié)首先更正了原規(guī)范對(duì)分散性土的分類定名。原規(guī)范中將分散性土定名為高、中、低分散性土，筆者認(rèn)為不妥，根據(jù)現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范將分散性土定名為高抗蝕性土、非分散性土、過渡性土和分散性土。然后，根據(jù)分散性土的易被水沖蝕、易被雨水淋蝕和易發(fā)生滲透管涌破壞的特性，提出渠道地基和邊坡的工程處理措施。

（1）對(duì)分散性土渠基和渠坡采用防雨水淋蝕措施。應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕涤陱?qiáng)度和雨量以及土的分散程度、坡高等，設(shè)計(jì)防水設(shè)施和排水系統(tǒng)。例如20cm厚灰土壓實(shí)處理、換填一定厚度的非分散性土處理和土工膜防滲處理等。

（2）對(duì)分散性土渠基和渠坡采用防滲流沖蝕和防滲透管涌措施。采用水利工程中常用的迎水坡防滲背水坡反濾的方法。成功的經(jīng)驗(yàn)表明，渠道的迎水坡采用土工膜防滲，背水坡采用反濾砂或土工布反濾保護(hù)的措施對(duì)增強(qiáng)渠道邊坡的穩(wěn)定性效果非常好。

5 鹽漬土渠道的穩(wěn)定性

我國的鹽漬土主要分布在西北干旱地區(qū)的新疆、青海、甘肅、內(nèi)蒙古等地勢(shì)低平的盆地和平原中。主要工程特性有：（1）鹽漬土的固、液和氣三相組成與一般土不同，液相中含有鹽溶液，固相中含有結(jié)晶鹽。由于相轉(zhuǎn)變作用，使得現(xiàn)行的土工試驗(yàn)方法對(duì)鹽漬土不完全適用；（2）鹽漬土在水的作用下，強(qiáng)度顯著降低；（3）有些鹽漬土地基浸水后，因鹽溶解產(chǎn)生溶陷；（4）含硫酸鈉土的地基，在溫度和濕度變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生體積膨脹；（5）鹽漬土中的鹽溶液可以導(dǎo)致建筑物和地下埋設(shè)的設(shè)施的材料腐蝕等。

本規(guī)范在這一節(jié)中緊緊圍繞鹽漬土的工程特性和多年來工程應(yīng)用的實(shí)際，增加了鹽漬土分類標(biāo)準(zhǔn)、新建鹽漬土渠道盡量采用填方渠道、鹽漬土作為填料的標(biāo)準(zhǔn)等。

鹽漬土的分類方法很多，但主要根據(jù)含鹽的性質(zhì)，含鹽量的多少，鹽在水中溶解的難易程度，鹽漬土的地理?xiàng)l件等進(jìn)行分類。分類的目的是鹽漬土的類別對(duì)各行業(yè)的危害程度，例如，農(nóng)業(yè)上是考慮對(duì)一般農(nóng)作物生長有害程度，按可溶鹽類別和含量進(jìn)行分類，而工程上則考慮對(duì)工程使用的影響。所以各部門都可根據(jù)各自的特點(diǎn)和需要來劃分鹽漬土的類別，這樣就出現(xiàn)了各分類標(biāo)準(zhǔn)之間存在較大差距。通過分析認(rèn)為《巖土工程勘察規(guī)程》（GB50021-2001）將鹽漬土分為弱鹽漬土、中鹽漬土、強(qiáng)鹽漬土、超鹽漬土，較為符合渠道工程實(shí)際。

根據(jù)多家科研單位的多年研究，以及公路、鐵路和水利部門多年經(jīng)驗(yàn)，鹽漬土填方地基的穩(wěn)定性優(yōu)于挖方地基，在渠道選線時(shí)盡量考慮采用填方地基。新疆引額濟(jì)烏平原明渠工程硫酸（亞硫酸）鹽漬土地區(qū)設(shè)計(jì)時(shí)就曾盡量采用填方渠道。

并不是所有鹽漬土都能作為填方渠道的填料，本規(guī)范根據(jù)渠道運(yùn)行特點(diǎn)，由鹽漬土程度和渠道填料的平均含鹽量多少規(guī)定該鹽漬土是否可作為填料。

在鹽漬土地基加固方面，規(guī)定了工程處理原則：“氯化鈉鹽漬土渠基，可不進(jìn)行處理；碳酸鈉鹽漬土渠基，宜采用適應(yīng)基土變形的渠道斷面和防滲結(jié)構(gòu)；鹽脹土渠基，可采用砂礫石或灰土等非鹽脹土置換，也可采用添加劑進(jìn)行化學(xué)處理，使鹽脹土轉(zhuǎn)化為非鹽脹土”。

6 沙漠渠道的穩(wěn)定性

一些輸水工程要穿越沙漠地區(qū)，對(duì)于中小型引水工程多采用鋼筋混凝土箱涵或預(yù)應(yīng)力混凝土管道，大型輸水工程多采用明渠輸水。國外典型的沙漠渠道工程有：土庫曼斯坦卡拉庫姆運(yùn)河、埃及尼羅河向西奈半島引水工程、美國科羅拉多引水干渠和加利福尼亞南部引水干渠等[16]。我國已建的沙漠明渠是新疆引額供水工程引額濟(jì)烏一期一步工程的一部分。沙漠明渠由北向南穿過準(zhǔn)噶爾盆地中部的古爾班通古特沙漠區(qū)，渠道由3個(gè)泉倒虹吸出口至沙漠出口，全長166.472km。

我國在修建沙漠渠道時(shí)，對(duì)穿越沙漠的北部段、中部段和南部段渠基進(jìn)行了詳細(xì)的勘探，同時(shí)做了大量室內(nèi)土工試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，揭示了沙漠土的工程特性，主要有[16]：（1）風(fēng)積沙顆粒較細(xì)，比較均勻，其工程特性介于沙和土之間；（2）天然沙屬中密狀態(tài)，機(jī)械碾壓后可達(dá)到密實(shí)狀態(tài)；（3）滲透系數(shù)在1.6×10-3～9.9×10-3范圍，滲透破壞屬流土破壞，臨界比降1.0～1.2之間；（4）承載力大于100kPa；（5）沙土不存在溶濾變形和濕脹變形；（6）屬于非凍脹土。

該節(jié)是根據(jù)建設(shè)大型沙漠明渠的經(jīng)驗(yàn)和今后會(huì)遇到需要修建沙漠明渠的可能而增加的一節(jié)。在這一節(jié)中根據(jù)我國沙漠明渠風(fēng)積沙的顆粒特性、碾壓特性、滲透特性、承載能力、含鹽量、凍脹性、壓縮性等性質(zhì)和沙漠渠道穩(wěn)定問題，對(duì)沙漠渠道的穩(wěn)定計(jì)算方法、渠基的清基原則、沙漠明渠設(shè)計(jì)布置方法、施工機(jī)械、施工方法、以及生態(tài)綠化和固沙防護(hù)作出具體規(guī)定。

7 結(jié)語

渠道防滲和襯砌結(jié)構(gòu)直接坐落在渠基與渠坡上，保證渠道防滲效果的前提是具有堅(jiān)實(shí)穩(wěn)固的渠基與渠坡。

（1）渠坡安全坡比確定方法有數(shù)值計(jì)算法和工程類比法。對(duì)于大型渠道工程，必須采用數(shù)值計(jì)算方法確定其安全坡比。在坡比計(jì)算中應(yīng)根據(jù)渠道的規(guī)模、巖土工程特性、以及渠道運(yùn)行特點(diǎn)選取相應(yīng)的計(jì)算方法、強(qiáng)度參數(shù)取值和安全系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)；但對(duì)于小型渠道工程，若設(shè)計(jì)資料缺乏，可根據(jù)同類工程情況和工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行類比確定渠坡的安全坡比。

（2）我國廣泛分布著特殊土，而且特殊土種類也比較多。本文對(duì)比較典型的幾種特殊土，即黃土、膨脹土、分散性土、鹽漬土、凍脹性土和沙漠土等，進(jìn)行了分析，指出了他們的共同點(diǎn)和基本特性。共同點(diǎn)是對(duì)水具有特殊的敏感性，遇水工程性質(zhì)發(fā)生顯著變化；基本特性是有的濕陷、有的濕脹、還有的產(chǎn)生沖蝕等。列舉了這些特殊土曾在渠道工程建設(shè)和運(yùn)行中，給工程帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，給人們的生活造成重大的災(zāi)害。

（3）根據(jù)多年來人們對(duì)特殊土工程的設(shè)計(jì)、施工和工程處理方面的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了開展渠基與渠坡穩(wěn)定性分析和選取工程處理方案的程序和方法。即首先要通過試驗(yàn)資料評(píng)價(jià)出某種特殊土的危害級(jí)別，然后根據(jù)土的力學(xué)試驗(yàn)參數(shù)和工程特點(diǎn)確定渠坡的安全坡比，最后根據(jù)相應(yīng)的渠道工程級(jí)別、特殊土的特性和工程條件選取工程處理措施。

（4）根據(jù)典型的幾種特殊土的基本特性和渠道工程的特點(diǎn)廣泛分析和評(píng)價(jià)了特殊土工程處理的方法，提出了適合渠基和渠坡處理的方法和措施，還列舉了該類方法中一些成功的實(shí)例。供規(guī)范使用者參考。

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