沖抓套井回填粘土防滲墻對土壩滲流量影響的研究

龐 牧 華

(安徽省水利部淮委水利科學研究院，安徽 蚌埠 233000)

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沖抓套井回填粘土防滲墻對土壩滲流量影響的研究

龐 牧 華

(安徽省水利部淮委水利科學研究院，安徽 蚌埠 233000)

以某水庫均質(zhì)土壩滲流量為研究對象，計算了透水地基與不透水地基上，布置防滲墻和無防滲墻均質(zhì)土壩的滲流量，并通過對比分析，得到了沖抓套井回填粘土防滲墻對大壩滲流量的影響程度。

防滲墻，均質(zhì)土壩，滲流量，透水地基

1 概述

蓄水水庫，由于壩體上下游存在水頭差，水流在水壓力作用下沿著壩身及壩基的孔隙滲向下游，造成水庫滲漏。據(jù)資料統(tǒng)計，在破壞土壩事故中，由滲漏造成的約占40%[1]。沖抓套井回填法在土壩壩體內(nèi)修建樁柱式粘土防滲墻，以達到減少滲流量，降低壩體內(nèi)浸潤線作用。該項技術(shù)已在我國東南省份廣泛應用于處理土壩滲漏[2]。

2 計算模型

2.1 模型建立

文章以某水庫均質(zhì)壩為原型，分別建立計算模型。該水庫大壩為均質(zhì)壩，壩頂寬度4 m，壩高9 m，迎水坡坡比1∶2.5，背水坡坡比1∶2，粘土防滲墻厚度為1 m，壩身為素填土。模型一：透水地基上無防滲墻的均質(zhì)土壩；模型二：透水地基上有防滲墻的均質(zhì)壩；模型三：不透水地基上無防滲墻的均質(zhì)土壩；模型四：不透水地基上有防滲墻的均質(zhì)壩。四種計算模型壩后均按照無水考慮，分別計算在不同庫水位情況下，土壩的滲流量，分析沖抓套井回填粘土防滲墻對不同地基上均質(zhì)土壩滲流量的影響。

2.2 計算分析

表1 四種計算模型單寬滲流量計算結(jié)果表 ×10-7 m3/s

根據(jù)分段法及其修正，不透水地基上均質(zhì)壩滲流量的計算由式(1)[3]和式(2)[3]聯(lián)立計算解出：

(1)

(2)

其中，q為單寬滲流量；s為浸潤線的水平投影長度；a0為出逸點高度；H1為壩前水深；H2為壩后水深，本計算取0。

透水地基上均質(zhì)壩滲流量分為壩身滲流量和壩基滲流量兩部分，滲流量計算可按式(3)[4]：

(3)

其中，q為單寬滲流量；qD為不透水地基上均質(zhì)壩滲流量；k0為地基滲透系數(shù)；T為透水層深度；m1為迎水坡坡度系數(shù)。

設有沖抓套井回填粘土防滲墻的壩體，將心墻化引成與壩殼滲透系數(shù)相同的均質(zhì)壩[3]，采用上述公式計算單寬滲流量。

上述四種計算模型，按照壩前水深分別為3 m，4 m，5 m，6 m，7 m和8 m六種工況，分別計算滲流量，計算結(jié)果見表1。

不透水地基和透水地基上單寬滲流量對比見圖1，圖2，單寬滲流量減少百分比對比見圖3。

對比分析計算數(shù)據(jù)，壩前水深值越小，壩體單寬滲流量越小，且隨水位降低滲流量減小幅度較大，當壩前水深值小于壩高1/2時，壩體單寬滲流量減少幅度變小。對比透水地基和不透水地基壩體滲流減少量，采用沖抓套井回填粘土防滲墻的壩體，對兩種地基上壩體單寬滲流量的減少數(shù)值大致相等，因此沖抓套井回填粘土的防滲方式在不同地基情況下減少滲流量相同。對比分析單寬滲流減少百分比，沖抓套井回填粘土的防滲方式在不透水地基上減少單寬滲流量的百分比較透水地基的百分比大，該種防滲方式在不透水地基上效果明顯，且壩前水深超過壩高1/2時，透水地基上的單寬滲流量減少30%～40%，不透水地基減少40%～50%。

3 結(jié)語

不同地基上的均質(zhì)壩，分別計算布設沖抓套井回填粘土與不布設該種防滲方式的壩體滲流量。根據(jù)計算結(jié)果分析研究可知，壩前水深超過壩高1/2時，隨水位降低沖抓套井回填粘土防滲墻對減少滲流量作用明顯，且不同地基上相同壩前水深情況下，沖抓套井回填粘土防滲墻減少滲流量大致相同。沖抓套井回填粘土防滲墻最大可減少50%的滲流量。

[1] 牛運光.土壩安全與加固[M].北京：中國水利水電出版社，1998.

[2] 張啟岳.土石壩加固技術(shù)[M].北京：中國水利水電出版社，1999.

[3] 李 煒.水力計算手冊[M].北京：中國水利水電出版社，2006.

[4] 毛昶熙.滲流計算分析與控制[M].北京：中國水利水電出版社，2003.

Research of anti-seepage wall by impact-grab well on the effection of seepage flow for earth dam

Pang Muhua

(Anhui&HuaiheRiverInstituteofHydraulicResearch，Bengbu233000，China)

The article studied on the seepage flow of homogeneous earth dam， computed the seepage flow of anti-seepage wall and no anti-seepage wall’s dam on permeable and im-permeable foundations， through comparative analysis, found the anti-seepage wall’s influence level by impact-grab well.

anti-seepage wall, homogeneous earth dam, seepage flow, permeable foundation

1009-6825(2016)31-0223-02

2016-08-26

龐牧華(1985- ),男，助理工程師

TV641.2

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