三章 堤防渗透破坏的除险加固
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堤防除险加固实用技术董哲仁主编目录前言我国是世界上洪涝灾害频繁且严重的国家之一。
防御洪涝灾害,减少灾害损失,关系到社会安定、经济发展和生态与环境的改善。
洪涝灾害是我国自然灾害中危害最大、损失最严重的灾害。
长江、黄河等七大江河的中下游及沿海平原地区,面积占国土总面积的8%。
这里有全国40%的人口和35%的耕地,工农业总产值占全国的70%,也是中国人口最密集、经济最发达的地区。
该地区的洪涝灾害严重,是我国国民经济和社会持续发展的心腹之患。
1949年新中国成立以来,我国在防洪减灾方面成绩斐然。
各主要江河基本形成了以水库、堤防、蓄滞洪区或分洪河道为主体的拦、排、滞、分相结合的防洪工程体系,具备了防御中小洪水的能力,防洪减灾效果明显。
尽管我们在防御洪涝灾害方面做出了很大努力并取得非凡成就,但由于自然、社会和经济条件的限制,我国现在的防洪减灾能力仍较低,江河和城市防洪标准普遍偏低,不能适应社会、经济迅速发展的要求,防洪减灾仍是一项长期而艰巨的任务。
河道堤防是我国防洪工程体系的重要组成部分。
在长江、黄河等七大江河的中下游地区,堤防是防御洪水的最后屏障。
目前我国建有各类堤防25万公里,其中主要堤防6.57万公里。
我国现有的堤防有三大特点。
一是堤基条件差,堤防傍河而建,在堤线选择上有很大的局限性,基础大多为沙基,而且绝大部分堤防的基础基本上没有进行处理。
二是堤身质量差,不少堤防是在原民堤的基础上,经历年逐渐加高培厚而成,往往质量不佳。
三是堤后坑塘多,尤其是长江干堤和洞庭湖、鄱阳湖区,筑堤土料严重不足,多年来,普遍在堤后取土筑堤,取土坑、塘多未做处理,覆盖薄弱。
因此当遭遇洪水时,经常发生是管涌、滑坡、崩岸和漫溢等险情,严重者导致大堤溃决。
在今年长江全流域大水的情况下,仅长江中下游干堤就出现险情6100多处,高水位时每天出险300余处。
在'98抗洪斗争取得全面胜利的基础上,对现有堤防进行除险加固是当前水利建设的重要任务之一。
河道堤坝除险加固措施1. 引言河道堤坝在自然界中是起到保护河道、控制水流、防止洪水等重要作用的人工结构。
然而,由于自然力量的侵蚀和长期的使用等原因,河道堤坝会出现破损、下沉和滑坡等风险,严重威胁到人民生命财产安全。
因此,进行河道堤坝的除险加固工作是非常必要的。
本文将介绍河道堤坝除险加固的基本原理和常见措施,旨在帮助读者了解和应用这些措施,确保河道堤坝的安全可靠。
2. 河道堤坝除险加固的基本原理河道堤坝除险加固的基本原理是通过加固和修复河道堤坝结构,提高其抗洪能力和稳定性,减少洪水侵袭和灾害事故发生的可能性。
河道堤坝除险加固的基本原理包括以下几个方面:2.1 增加抗克力通过给河道堤坝增加抗克力材料,提高其抗洪能力。
常见的抗克力材料包括混凝土、钢筋等。
2.2 加强结构稳定性通过改变河道堤坝的结构形式,加强其稳定性。
常见措施包括增加防护层、加固基础、加设护坡等。
2.3 提高排水能力通过改进河道堤坝的排水系统,提高其排水能力,减少水流对堤坝的冲击。
常见措施包括加设排水管、泵站等。
2.4 建立监测预警系统建立河道堤坝的监测预警系统,及时掌握堤坝的变异情况,提前采取相应措施,避免灾害事故的发生。
3. 常见的河道堤坝除险加固措施3.1 砼面补加固砼面补加固是常见的河道堤坝加固方式之一。
其原理是通过在堤坝表面涂覆一层砼,补充破损部分并增加堤坝的承载能力和抗洪能力。
3.2 基础加固基础加固是针对河道堤坝基础部分进行加固的措施。
常见的基础加固方式包括混凝土灌注桩、地下墙体等,通过增加基础的稳定性,提高整个堤坝的抗洪能力。
3.3 护坡加固护坡加固是针对堤坝外侧的护坡进行加固的措施。
常见的护坡加固方式包括砖石护坡、混凝土护坡等。
护坡加固可以增加堤坝的稳定性,防止滑坡和塌方的发生。
3.4 排水系统改善排水系统改善是通过改进河道堤坝的排水系统,提高其排水能力。
常见的排水系统改善措施包括加设排水管、加设泵站等,有效减少水流对堤坝的冲击,提高堤坝的稳定性。
堤防防渗加固措施及其合理选用xx培根摘要堤防主要防渗加固措施主要有前堵型防渗,后排型防渗,中间截型防渗。
防渗加固措施的选择应结合堤基地质条件、地形条件以及渗透破坏危害程度等因素,来合理的选择防渗加固措施。
关键词堤防渗透破坏加固措施适用条件堤防防渗加固措施1前堵型防渗“前堵”即在临水侧采用防渗铺盖、前戗、防渗斜墙和铺设土工膜等。
但因堤防临水侧往往受到河势水流的影响,这些措施会受到一定的限制。
铺盖防渗。
当利用天然弱透水层作为防渗铺盖时,应验查天然弱透水层及下卧透水层的分布、颗粒级配、渗透系数和允许渗透坡降等情况,在天然铺盖不足的部位采用人工铺盖补强措施,确保铺盖达到设计要求。
堤身临水侧前戗。
在堤身临水侧填筑土平台要求选择渗透系数小的土料,以降低背水侧出逸比降,使其既符合“前堵”原则,又对堤身隐患起到补强作用。
在堤防迎水面铺设土工膜是一种发展比较迅速的防渗措施。
它具有整体性好、产品规格化、铺设简便、适应堤身变形等优点。
2后排型防渗“后排”主要指在堤防背水侧采用压渗、导渗沟、减压沟和减压井等措施。
堤身背水侧后戗。
在堤身背水侧加大堤身断面,控制浸润线不在堤坡上出逸。
要求后戗填筑的土料透水性比原堤身大,以符合“后排”的原则。
堤防淤背或称吹填法。
用吸泥船、泥浆泵等机械设备,吸取江河泥沙,输送到堤身背水侧沉淤。
它是防止基础渗透破坏的有效措施之一。
减压井。
适用于所有渗透破坏堤基的除险。
但工程实践表明,减压井的最大问题是易淤堵,减压井的排水量往往随着时间推移,逐渐减少,减压效果也越来越差。
3中间截型防渗“中间截”指在堤身中进行黏土灌浆、劈裂灌浆、铺设土工膜、混凝土截渗墙和高压喷射灌浆等。
堤身钻探锥探灌浆加固。
浆液材料一般为黏性土或砂壤土,视需要也可掺用少量水泥,搅拌成泥浆。
钻孔的布置根据堤身隐患部位而确定,多为梅花形布置。
孔深应大于隐患深度。
灌浆压力可在现场试验确定。
黏土截水槽。
截水槽底部应达到相对不透水层或基岩,采用与堤身防渗体相同的土料填筑,其压实密度不应小于堤身的同类土料。
堤防工程除险加固措施及实例分析文章结合实际工程,针对堤防工程常见的渗透破坏和边坡失稳等破坏型式进行分析,并对不同成因下所对应的除险加固方案加以介绍,同时阐述了一些新的出险加固技术,以期为堤防工程提供借鉴。
标签:堤防工程;除险加固;实例分析1.引言沿河、渠、湖、海岸或行洪区、分洪区、围垦区的边缘修筑的挡水建筑物称为堤防。
堤防是世界上最早广为采用的一种重要防洪工程。
筑堤是防御洪水泛滥,保护居民和工农业生产的主要措施。
我国现有堤防工程具有三大特点:1)堤防傍河而建,堤基条件复杂,堤线选择上具有很大的局限性,堤基大多为砂性或卵砾石,大部分堤基基本没有处理;2)堤身质量差,不少堤防是在老堤防基础上历年逐渐加高培厚而成;3)堤后坑塘多,筑堤土料不足时,普遍在堤后取土筑堤,取土坑、塘多未做处理,覆盖层薄弱。
当遭遇洪水时,经常发生各种险情,严重者导致大堤溃决。
文章以工程地质问题为主线,以工程地质条件为基础,结合历史险情类型,将堤防问题从总体上归纳为堤防渗流稳定问题和堤防边坡失稳问题两种,分别分析这两种问题所涉及的所有破坏类型和相应的除险加固措施。
重点探究了目前堤防除险加固中常用的传统技术如灌浆、垂直截渗墙等,为堤防防渗加固提供了一定的经验。
2.堤防渗透破坏的成因及防治措施堤防的临水侧和背水侧存在水头差,在堤防内部产生渗流和浸润线,并随着临水侧水位的上升而不断加大和升高。
当渗流产生的实际渗透比降J大于土的临界渗透比降Jc时,土体将产生渗透破坏。
坑塘或表土层较薄的堤基薄弱环节常出现渗透破坏,近似均质的透水堤基则发生在堤脚处,堤防的内在隐患则会加速渗透破坏的产生和发展。
据1998年长江防洪抢险的统计资料,由渗透破坏造成的险情约占险情总数的70%。
2.1双层或多层地基防治措施堤前后深渊沟塘遍布造成的险情,采取填塘的方法恢复表土层的完整性。
临水侧选用粘性土材料,背水侧选用渗透系数比表土层大的材料,按照反滤要求布置;地基下卧透水层不深、隔水层较浅,采用粘土截水槽或垂直防渗措施,与堤身防渗体连接形成封闭防渗体系;背水侧地基覆盖层较厚且下卧强透水层较深,采用盖重措施,盖重使用的透水土料渗透系数要用比表层土的大。
浅谈土质堤防渗漏原因及加固措施堤防工程是进行水利建设时非常重要的一个环节,它有助于人们防御洪水灾害,从而保障人民群众的财产和人身安全。
堤防工程的安全事关大局,它有着显著的自身特点,堤防轴线较长,安全监测难度大;堤身、堤基情况复杂、隐患多;河势多变,水位和水势难以调控,河水来去迅猛,隐患及险情的随机性极大。
为了保证堤防工程安全,保持良好的运行状态,使其很好地发挥堤防工程功能,就需要进行堤防工程养护修理。
1.水利工程渗漏表现形式的分析接触渗漏现象、坝体渗漏现象、坝基渗漏现象、溢洪道渗漏现象等是比较常见的水利工程土质堤坝渗漏现象。
坝基及其坝肩透水岩土带之下的水体渗流的现象就是我们所说的坝基滲漏,这种现象使对水量的有效控制难以实现,虽然土石坝对于地基强度有着较低的要求,但是我们仍要进行基础防渗处理工作来确保其土石坝环节的稳定运行。
同时为了确保其透水岩土带环节的稳定运行我们要进行水库地基基础覆盖层深度的规范。
为了避免在此过程中水体的水量流失现象的出现,要进行坝体渗漏环节的有效应用,来实现其坝体渗流环节的稳定运行。
由于土质堤防主要是由土料构成的,所以很容易就会出现渗水的现象。
所以在选择土料时,要进行有效的选择,来保证坝体系统的稳定性以及提升其压实度,从而实现对逸出点环节及其浸润线环节的有效控制。
当出现任何渗漏的现象时就要进行积极的处理,以提高土质堤防的安全稳定性。
2.水利工程相关环节渗漏因素分析2.1设计上的缺陷上世纪50、60年代,我国曾修建了一大批水利工程,并取得了一系列显著成绩,但由于设计技术上的缺陷,再加上当时一味的追求速度忽视质量,造成了很多设计上的缺陷,所建造的水利工程还是存在很多问题。
造成当时不能实现对设计图纸环节的有效控制的原因有当时施工水平的限制,尤其是边设计、边施工观念的影响,无法保障实际工程的整体质量,不利于水库建设的健康可持续发展。
一些建设者照搬苏联模式来保证其建设效率的提升,没有对经济管径、坝下涵管、经济边坡等环节进行有效的控制,没有很好的实现对其检修环节、泄洪环节、及其电站扩容环节等的需要,不利于对溢洪道及其防水涵管尺寸的有效控制。
防洪堤安全隐患分析及除险加固措施[摘要]防洪堤能够有效阻断洪水漫延,是保障河道沿岸安全的重要设施。
因防洪堤长期运行,存在极大的安全隐患。
防洪堤安全隐患往往不易察觉,需借助一定的排查方法和除险加固措施,将安全隐患控制在较低程度。
针对防洪堤安全隐患较为隐蔽的特点,应重视隐患排查工作,避免产生严重灾害。
本文从防洪堤安全隐患诸多表现作为出发点,全面系统分析了产生隐患的原因和排查方法,并提出了相应的除险加固措施,保障防洪堤安全运行。
[关键词]防洪堤;安全隐患;除险加固1.防洪堤工程特点分析防洪堤工程在治理水患、合理利用水资源方面发挥出了重要作用,主要包括了堤防、堤岸防护、穿堤建筑物等。
堤防安全关乎河道的安全性,更是与沿岸人民群众生命财产安全息息相关。
只有建设好防洪堤工程,才能更为合理的利用水资源,使水利工程始终处于安全的环境下运行。
因防洪堤安全隐患问题较难解决,应在日常工作中时刻关注防洪堤的运行状态,一旦发现安全隐患需及时处理。
另外也要做好防洪堤隐患检查,将安全事故消灭在萌芽阶段。
本节主要就防洪堤特点进行分析,从整体角度观察防洪堤的安全性,为后续除险加固提供一定的理论依据。
1.防洪堤建设条件的复杂性我国的防洪堤主要修建于城镇及重要防护河段,经过持续建设,使其具备较强的抵御洪灾的能力。
因以往的防洪堤工程建设专业技术水平较低,加之地质勘探、地基处理等水平还不甚完善,施工质量难以控制,造成防洪堤在运行一段时间后容易出现安全隐患。
经过频繁维修,使得防洪堤自身复杂性逐渐增高。
1.防洪堤质量检测技术较为欠缺如上文所述,防洪堤的复杂性较高,另外由于防洪堤堤基、堤身密实度和渗透性不均匀,在地质及水文等作用下,致使防洪堤周边环境具有较强的多样性,防洪堤堤线较长,为保障工程建设质量,需借助于大量的人力、物力开展质量检测工作。
另外,土石坝能够利用质量检测技术,而防洪堤由于堤线较长难以实施此类技术。
受制于防洪堤的局限性,致使无法形成真正有效的防洪堤质量监管。
浅谈堤防渗透破坏的形式与措施摘要:本文介绍堤防渗透破坏的成因和分类,并阐述了除险加固的方法关键词: 堤防工程渗透破坏洪涝灾害是我国危害最大、造成损失最严重的自然灾害。
而大量的洪灾资料表明,堤基与堤身渗流对河道堤坝破坏危害最大,其发生的数量多,分布范围广,其易诱发重大溃堤险情(一)堤身渗透破坏的分类堤身的渗透破坏包括三种类型:渗水(散浸)造成的堤坡冲刷、漏洞和集中渗流造成的接触冲刷。
分述如下:1.1.堤坡冲刷堤坡冲刷系由背水堤坡渗水所致。
一种是堤坡的出溢比降大于允许比降而产生的渗透破坏,另一种是渗水集中后造成对坡面的水流冲刷。
1.2堤身漏洞堤防背水坡及堤脚附近出现贯穿堤身的流水孔洞称为漏水洞。
由于漏水洞中的集中水流对土体的冲刷力很强,因此对堤防的危害性极大。
1.3堤身接触冲刷当堤身发生集中渗流且冲刷力大于土体的渗透强度时,在集中渗流处就会产生接触冲刷破坏。
由于接触冲刷的发展速度往往较快,因此对堤防的威胁很大,必须对其进行除险加固。
(二)堤基渗透破坏分类堤基的渗透破坏常表现为泡泉、沙沸、土层隆起、浮动、膨胀、断裂等,通常统称为管涌。
一般来讲,堤防堤基的表土层一般极少是砂砾层,因此,堤基的渗透破坏一般均为土力学中的流土破坏。
产生的原因是,随着汛期水位的升高,背水侧堤基的渗透出逸比降增大,一旦超过堤基的抗渗临界比降就会产生渗透破坏。
渗透破坏首先在堤基的薄弱环节出现,如坑塘或表土层较薄的位置。
对近似均质的透水堤基,渗透破坏首先发生的堤脚处。
堤基管涌,尤其是近堤脚的管涌,发展速度快,容易形成管涌洞,一旦抢险不及时或措施不得当,就有溃堤灾难发生的危险。
因此,对管涌堤段必须进行除险加固。
另外,如果堤身直接座落在砂砾石强透水层上,或座落在强风化的岩基上,则在堤身与堤基的结合面也可能发生接触冲刷或接触流土破坏。
(三)渗透破坏除险方案的选择堤防除险加固的实践表明,渗透破坏是堤防工程中最普遍且难以治愈的心腹之患,选择有效、合理、经济的除险加固方案是一项技术性很强的工作,是堤防渗透破坏除险加固工作的关键环节。
第三章堤防渗透破坏的除险加固第一节渗透破坏的成因和分类第二节渗透破坏除险方案的选择第三节渗透破坏除险方案的复核第四节除险加固工程的设计和施工渗透破坏在堤防工程中非常普遍,据98年长江防洪抢险的统计资料,由渗透破坏造成的险情约占险情总数的70%。
除去漫溢险情,则溃口性险情几乎全部是渗透破坏所致。
防洪抢险及除险加固的实践表明,渗透破坏是堤防工程中最普遍且难以治愈的心腹之患。
要做好渗透破坏的除险加固工作,需从以下几个方面入手:首先要了解渗透破坏属于哪种类型,并分析其形成的原因;然后根据渗流控制原则和具体的工程地质条件,选择经济合理的除险措施;为保证除险效果,需要对所选择的工程措施进行复核;最后对所选择的工程措施进行精心设计和施工,达到根除渗透破坏的目的。
第一节渗透破坏的成因和分类只要堤防的临水侧和背水侧存在水头差,堤防就有渗流产生。
随着汛期水位的升高,堤身内的浸润线逐步形成并不断抬高,堤基和堤身内的渗透比降也逐渐增大。
当渗流产生的实际渗透比降J大于土的临界渗透比降J C时,土体将产生渗透破坏。
堤防的内在隐患会加速渗透破坏的发生和发展。
一、渗透破坏的土力学分类和判别渗透破坏也称渗透变形。
由于渗流条件和土体条件的不同,渗透破坏的机理、发展过程及后果也不一样。
从渗透破坏发生的机理角度,可以将渗透破坏分为四种类型:1.流土在渗透力作用下,土体中的颗粒群同时起动而流失的现象称为流土。
这种破坏形式在粘性土和无粘性土中均可以发生。
粘性土发生流土破坏的外观表现为:土体隆起、鼓胀、浮动、断裂等。
无粘性土发生流土破坏的外观表现是:泉眼(群)、砂沸、土体翻滚最终被渗透托起等。
2.管涌在渗透力的作用下,土体中的细颗粒(填料颗粒)沿着土体骨架颗粒间的孔道移动或被带出土体,这种现象叫管涌。
它通常发生在砂砾石地层中。
3.接触冲刷渗流沿着两种不同介质的接触面流动并带走细颗粒的现象称为接触冲刷。
如穿堤建筑物与堤身的结合面和裂缝的渗透破坏等。
4.接触流土渗流垂直于两种不同介质的接触面运动,并把一层土的颗粒带入另一土层的现象称为接触流土。
这种现象一般发生在颗粒粗细相差较大的两种土层的接触带,如反滤层的机械淤堵等。
对粘性土,只有流土、接触冲刷或接触流土三种破坏形式,不可能产生管涌破坏。
对无粘性土,则四种破坏形式均可发生。
对无粘性土,管涌和流土的判别可以按照表3—1进行。
表3-1 无粘性土管涌和流土的判别注:C u为土的不均匀系数,C u=d60/d10;P z为小於颗粒级配曲线上断裂点A 的粒径含量;d60为过筛重量占60%的颗粒直径,d10为过筛重量占10%的颗粒直径。
二、土的抗渗强度土的抗渗强度表明了土体抵抗渗透破坏的能力,包括抗渗临界比降和允许比降。
允许比降J B由临界比降J C除以安全系数得到。
土的抗渗强度决定于土的性质和渗流条件(渗透破坏形式)两个方面。
1.流土流土首先发生于渗流出口,不可能在土体内部直接发生。
当渗流自下向上运动时,一旦渗透力克服了重力的作用,则土体就会产生流土破坏,此时土体的临界比降可以通过原状土室内试验求得,也可以由下式近似确定:J C=(ρs/ρw-1)(1-n) (3-1)式中:ρs为土颗粒的密度,ρw为水的密度,n为土体的孔隙率。
由公式(3-1)求得的J C偏小,大约小于试验值的15%~25%,这主要是因为在该式中没有考虑土的抗剪强度的影响(包括内摩擦角和凝聚力两个方面),因此也是偏于安全的。
表3-2给出了无粘性土不发生流土破坏的允许比降经验值,细砂取小值,较粗的砂土取大值。
2.管涌管涌可能发生在渗流出口,也可能发生在土体内部。
由于颗粒移动中的堵塞作用,可能会有管涌中断现象发生,有的是暂时性中断,而后继续发生,有的是永久性中断,即发生了自愈情况。
还有一种情况,由于土体中细颗粒填料较少,它的带出不影响土体骨架颗粒的稳定,当细颗粒被带完后,只出清水,不出浑水,管涌终止。
由于计算管涌临界比降的公式目前还不成熟,因此管涌临界比降一般通过室内试验测定。
根据经验,对水流向上的垂直管涌,允许比降一般为0.1~0.25,水平管涌的允许比降为垂直管涌的允许比降乘以摩擦系数tgφ。
表3—2给出了无粘性土不发生管涌破坏的允许比降的经验值。
表3-2 无粘性土抗流土或管涌破坏的允许坡降J B的经验值3.接触冲刷接触冲刷发生在堤身和堤基的内部,但其颗粒仍旧是从渗流出口处带出。
接触冲刷不断发展会形成漏水通道,而引起堤防溃决。
在两种性质不同的土层界面上发生接触冲刷时,其临界比降可以通过室内试验或按伊斯托明娜的试验结果(图3-1)获得。
图中的纵坐标为接触冲刷的临界比降,横坐标为D10/d10tgφ,其中D10为粗粒土层的有效粒径(过筛重量占总土重10%的颗粒直径),d10为细粒土层的有效粒径,tgφ为细粒和粗粒土层之间的摩擦系数。
在土层与刚性建筑物接触界面上发生接触冲刷时,对比一些试验资料和建闸的经验将非管涌土地基的允许渗透比降值列入表3-3,供参考。
表中渗透比降的允许值是由临界比降除以1.5的安全系数得到的,但没有考虑渗流出口处的保护。
图3-1 接触冲刷临界坡降曲线如果渗流出口有反滤保护,则表中的数据可以适当提高30%~50%。
表3-3 各种土基上水闸设计的允许渗流坡降4.接触流土接触流土的抗渗临界比降应通过室内试验获得。
5.堤坡的抗冲刷能力当渗流从堤坡上出逸而产生渗水(亦称散浸)后,渗水对堤坡具有一定的冲刷作用,有可能产生渗透破坏。
其中最易产生破坏的地方是出逸点。
堤坡抗冲刷破坏的临界比降可以用下式估算:J c=γ'/γw(tgφ-tgβ)cosβ+c/r (3-2)式中:γ'为土的浮容重;γw为水的容重;tgφ为土的摩擦系数;φ为土在水下的内摩擦角;c为土的凝聚力;β为堤坡的坡角。
出逸点处的渗流比降为J=sinβ,设土的浮容重为1,忽略凝聚力c,当J=J c 时由式(3-2)得到:tgβ=0.5tgφ(3-3)因此,堤坡不产生冲刷破坏的条件是tgβ<0.5tgφ,即坡角的正切必须小于饱和土内摩擦角正切的一半,或者说坡角约等于土的休止角的一半,这是无粘性土堤坡不产生局部冲刷破坏的一个最低要求。
6.粘性土的抗渗强度粘性土的渗透破坏特性取决于容重、含水率、粘土矿物成分、交换性阳离子的数量和成份、孔隙液体的含盐浓度和成分等物理化学因素,因此,它远比无粘性土渗透破坏特性复杂。
粘性土可分为分散性粘土,非分散性粘土和过渡型粘土。
如图3-2,其中A区为分散性粘土,B区为非分散性粘土,C区为过渡性粘土。
该图的纵坐标为钠的百分比,横坐标TDS为金属阳离子总量。
分散性粘土遇水后土颗粒逐渐脱落而形成悬液,极易被水流带走,其破坏要比细砂和粉土更为容易。
而非分散性粘性土由于其凝聚力很大,只会发生流土破坏,不会发生管涌破坏,有反滤保护时,其临界比降可以超过20以上,而一般取4~5为粘性土的抗渗允许坡降图3-2 区别分散性和非分散性粘土图7.软弱夹层的抗渗强度软弱夹层的渗透破坏不同于无粘性土,也不同于粘性土,而是介于两者之间。
其渗透破坏的特征为:(1)泥夹碎片层,当结构发生破坏时,沿层面出水,出口细粒跳动,形成小洞眼,直至出现渗透通道;(2)含泥沙砾层,当结构破坏时,渗流出口有细粒移动并呈浑水,直至破坏。
软弱夹层的抗渗强度应通过试验得到。
三、堤防渗透破坏的成因和分类堤防工程中对渗透破坏的分类主要是从宏观现象考虑。
比如,由于堤基的渗透破坏在后期多表现为集中渗流对土体的冲刷,并往往冒水翻砂,形如管中涌水(砂),因此在堤防工程中统称为管涌(亦称泡泉),这是宏观上的体验。
其实,堤防工程中常说的管涌基本上都是土力学中的流土破坏。
(一)堤身渗透破坏的成因和分类堤身的渗透破坏包括三种类型:渗水(散浸)造成的堤坡冲刷、漏洞和集中渗流造成的接触冲刷。
分述如下:1.堤坡冲刷堤坡冲刷系由背水堤坡渗水所致。
一种是堤坡的出逸比降大于允许比降而产生的渗透破坏,另一种是渗水集中后造成对坡面的水流冲刷。
应当说,对背水侧地下水位(或水头)较高的情况,当发生持续高水位时堤坡渗水是必然的。
关键是出逸点不应过高,渗流量不应过大,以免造成堤坡的渗透破坏和水流冲刷,甚至导致滑坡,对这种有害渗水必须采取措施进行除险。
造成出逸点过高的主要原因有:堤身断面宽度不够,堤坡偏陡;堤身尤其是后加高的堤身透水性强,或填筑层面明显,导致堤身的水平向渗透系数偏大;新老堤身、堤段施工接头处存在薄弱结合面。
如清基不彻底或根本未清基,堤段结合部压实不密等;堤身裂缝并被雨水灌入;堤身存在其它隐患。
如洞穴、冻土块等。
2.堤身漏洞堤防背水坡及堤脚附近出现横贯堤身的流水孔洞称为漏水洞。
由于漏水洞中的集中水流对土体的冲刷力很强,因此对堤防的危害性极大。
产生漏洞的主要原因有:堤身质量差,土料含砂量高,有机质多;有生物洞穴或其它易腐烂的物料;其它隐患,如旧涵洞、坑窖、棺木等。
即使漏洞没有贯穿堤身,也将大大缩短渗径,从而加大了出口渗透比降,增加了渗透破坏的可能性,同时漏洞中的集中水流还将造成对土体的水流冲刷,使漏洞长度加长,直径变大,最终贯穿堤身,导致堤防溃决。
因此,对堤身漏洞隐患必须进行除险加固。
3.堤身接触冲刷当堤身发生集中渗流且冲刷力大于土体的抗渗强度时,在集中渗流处就会产生接触冲刷破坏。
造成堤身集中渗流的主要原因有:穿堤建筑物与堤身间出现裂缝;新老堤身结合面未清基或清基不彻底;堤防分段建设的结合部填筑密度低等。
由于接触冲刷的发展速度往往较快,因此对堤防的威胁很大,必须对其进行除险加固。
(二)堤基渗透破坏的成因和分类堤基的渗透破坏常表现为泡泉、沙沸、土层隆起、浮动、膨胀、断裂等,通常统称为管涌。
一般来讲,堤防堤基的表土层一般极少是砂砾层,因此,堤基的渗透破坏一般均为土力学中的流土破坏。
产生的原因是,随着汛期水位的升高,背水侧堤基的渗透出逸比降增大,一旦超过堤基的抗渗临界比降就会产生渗透破坏。
渗透破坏首先在堤基的薄弱环节出现,如坑塘或表土层较薄的位置。
对近似均质的透水堤基,渗透破坏首先发生的堤脚处。
堤基管涌,尤其是近堤脚的管涌,发展速度快,容易形成管涌洞,一旦抢险不及时或措施不得当,就有溃堤灾难发生的危险。
因此,对管涌堤段必须进行除险加固。
另外,如果堤身直接座落在砂砾石强透水层上,或座落在强风化的岩基上,则在堤身与堤基的结合面也可能发生接触冲刷或接触流土破坏。
第二节渗透破坏除险方案的选择堤防除险加固的实践表明,渗透破坏是堤防工程中最普遍且难以治愈的心腹之患,选择有效、合理、经济的除险加固方案是一项技术性很强的工作,是堤防渗透破坏除险加固工作的关键环节。
渗透破坏的除险加固应从两方面入手:一方面是提高堤身和堤基本身抵抗渗透破坏的能力,如采取提高堤身密实度、消除堤身堤基隐患、放缓边坡、贴坡排水、透水后戗或盖重等措施;另一方面是降低渗流的破坏能力,即降低渗流出口比降和堤身的浸润线,这方面应遵循“前堵后排、反滤料保护渗流出口”的渗流控制原则,并根据工程地质条件、出险情况和堤防的重要程度选择合理的渗流控制措施。