堤防加固工程中防渗墙的防渗效果及应用条件研究
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水利工程堤防防渗施工技术的应用研究1. 引言1.1 研究背景水利工程是一项重要的基础设施建设工程,而堤防作为水利工程中的重要组成部分,其防渗施工技术的研究和应用显得尤为重要。
随着社会经济的发展和人们对水资源利用要求的不断提高,堤防防渗施工技术的研究也面临着新的挑战和机遇。
在过去的研究中发现,堤防防渗施工技术对于减少水土流失、保护农田、防止地下水位下降等方面起到了重要作用。
当前存在一些问题,如传统的堤防防渗施工技术在成本、效率、环保等方面均有待提高,因此需要进一步加大研究力度,探索新的施工技术和应用案例。
我们有必要深入研究堤防防渗施工技术,以提高其施工效率和防渗性能,为我国水利工程建设提供更好的技术支持和方案。
的探讨将为后续的研究工作提供理论依据和研究方向,对于推动我国水利工程建设具有积极的意义。
1.2 研究意义水利工程堤防防渗施工技术的应用研究具有重要的研究意义。
水利工程是国民经济中的重要组成部分,对社会经济发展起着至关重要的作用。
而堤防作为水利工程的关键部分,其防渗施工技术的研究和应用能够有效保障堤防的安全运行,保护周围农田和居民的生命财产安全,避免因水灾造成的巨大损失。
随着气候变化和人类活动的影响,水资源的供应和管理日益成为重要的问题。
研究堤防防渗施工技术不仅可以提高水资源的利用效率,还可以减少水资源的浪费,促进水资源的可持续利用。
水利工程堤防防渗施工技术的应用研究具有重要的现实意义和深远的长远意义。
1.3 研究目的本研究旨在探讨水利工程中堤防防渗施工技术的应用研究,通过深入分析该技术的现状、关键技术、应用案例、发展趋势和影响因素,旨在全面了解堤防防渗施工技术在水利工程中的作用和意义。
具体研究目的如下:1. 分析堤防防渗施工技术的现状,了解目前该技术的发展水平和应用情况,为研究提供基础数据和情况分析。
2. 探讨堤防防渗施工技术的关键技术,深入研究技术的核心原理和关键环节,为技术的进一步优化和改进提供理论支持。
关于水利工程堤坝防渗加固技术的应用分析1. 引言1.1 背景介绍水利工程是国民经济和人民生活的重要基础设施,在我国水资源丰富、流域纵横交错的地理条件下,堤坝的建设成为了保障水资源利用、防洪排涝和生态环境保护的关键。
由于水土流失、地质构造等因素的影响,堤坝防渗问题成为制约水利工程安全性和持续利用的重要问题。
如何有效加固堤坝防渗,提高堤坝的安全性和稳定性,是当前水利工程建设和管理中亟待解决的问题。
随着科技的进步和材料的不断发展,堤坝防渗加固技术也得到了不断改进和提升。
通过选择合适的防渗材料,采用先进的施工技术,结合实际应用案例进行分析和评估,可以有效提高堤坝的防渗性能,延长堤坝的使用寿命,保障水利工程的安全运行。
开展水利工程堤坝防渗加固技术的研究和应用具有重要的理论意义和实践价值。
本文旨在对水利工程堤坝防渗加固技术进行深入分析和探讨,为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。
1.2 问题意义水利工程堤坝是保障农田灌溉、城市供水和防洪排涝的重要设施,其安全稳定关乎着人民生命财产安全和国家利益。
由于堤坝长期承受水压力和侵蚀,常常存在渗漏现象,严重威胁堤坝的稳定性和安全性。
如何有效防止堤坝的渗漏问题成为当前水利工程领域急需解决的重要问题。
堤坝渗漏问题一旦发生,不仅会造成水资源的浪费和生态环境的破坏,还有可能引发堤坝失稳、破坏甚至溃坝等严重后果。
这不仅会给周边的居民和农田带来不利影响,也对当地经济和社会稳定造成严重影响。
如何从根本上处理堤坝的渗漏问题,提高其防渗能力,对于保障人民生命财产安全,进一步完善水利工程设施,提高水资源利用效率,具有重要的现实意义和深远的社会影响。
开展关于水利工程堤坝防渗加固技术的应用分析具有十分重要的理论意义和实践价值。
1.3 研究目的研究目的是为了系统分析水利工程堤坝防渗加固技术的应用现状和发展趋势,探讨不同防渗加固材料的选择与特点,深入研究加固技术在实际工程中的应用案例,从而评估不同加固方法对堤坝防渗效果的影响。
试论堤防加固工程中防渗墙的防渗效果与应用条件【摘要】防渗墙在堤防加固中的应用能够起到非常重要地作用,对这项技术进行深入分析对于提升整个施工水平有着重要意义。
详细了解防渗墙防渗效果和应用条件是实现科学应用的重要前提。
本文将主要从这两方面来分析如何提升堤防加固施工水平。
【关键词】防渗墙;防渗效果;应用条件从当前的实际情况来看,防渗墙已经被普遍应用于堤防加固工程中。
从堤防工程自身特点来看,它具有堤线较长的特点,从施工条件来看也是非常复杂的。
正因为如此,在今后工作中就需要对此进行深入分析。
一、防渗效果对防渗墙防渗效果的评价是一项非常专业地工作,悬挂式防渗墙和半封闭式防渗墙以及全封闭式防渗墙是常见的防渗墙形式。
因此本文就以这两种墙为例来进行分析,通过对此分析将能够使得人们对此能够有更加深刻地认识。
(一)悬挂式防渗墙防渗效果。
透水层约为50cm厚同时为双层结构堤基,弱透水覆盖层则是2m后的粉质壤土,对于外滩宽度本文主要考虑的是40m的情况。
在对防渗效果进行观察的过程中关键是要注重防渗墙贯入比和贯入比-比降曲线。
这里的防渗墙贯入比主要指的是防渗墙进入透水层深度(DW)同透水层厚度(DP)之间的比值,如果以G代表贯入比。
那么就可以得到G=(DW/DP)。
通过对这一比值进行深入观察分析就可以发现防渗墙的渗流场分布会发生一定变化,同时处于下降趋势,但对防渗墙的影响范围来讲将受到一定的限制,渗流状态并未因为堤后而发生变化。
下图是贯入比-比降曲线。
从该图中可以发现,当贯入比很小的时候,防渗墙对平台脚垂直出逸比降影响也是非常小的,增加了贯入比之后,逐渐增大的是平台脚垂直出逸比降程度。
灌入比若约接近100%,平台脚垂直出逸比还会一直降低,这对堤基渗流也将提供一定帮助。
(二)半封闭式防渗墙防渗效果。
对半封闭式防渗墙效果的评价也是非常重要的。
在实际工作中对于半封闭式防渗墙而言其关键就是要能够具有可靠的防渗依托层层以及防渗墙,从而能够组成一致地防渗结构。
关于江堤防加固工程中防渗技术的选择与应用摘要:江堤加固是一项非常重要的工作,意义深远,任务艰巨。
在江堤防加固的工程中,防渗漏技术有良好的效果。
随着科学技术的进步和人们不断地探索研究,在堤防防渗工程中出现了许多新材料、新技术。
以下本文将3种防渗漏技术的优缺点及适用范围进行详细分析。
关键词:防渗技术;加固工程;选择应用1垂直铺塑防渗方法垂直铺塑法防渗实际上分为基础垂直防渗和坝体斜铺防渗两种,一般将两种方法合用来完成堤防的防渗工程。
1.1垂直铺塑基础防渗利用链条式开槽机在坝脚前切割出30cm宽的土槽,并用泥浆液护壁,在槽内铺设连续的土工膜,最后回填松散干净的粉质壤土,从而形成一道连续的防渗体系,阻止坝基的渗流以确保堤防的稳定安全。
目前最大铺塑深度在15m以内,适用于不含较大石块及树根的任何土层,施工位置应该在坝脚前2-3m。
“垂直铺塑”的施工质量控制主要是成槽质量控制、铺塑质量控制、槽孔回填料质量控制3个环节。
(1)在成槽质量控制方面,主要做好以下几点:①孔槽纵向平面轴线偏差不超过l0cm,槽孔宽度控制在20-40cm。
②槽孔实际挖深超出设计深度20cm左右,一是靠绳量探测,另一方法是测量造槽机杆臂的倾角来保证成槽深度。
③槽孔的泥浆固壁。
为防止塌壁,应控制槽内泥浆比重,根据已建成工程的经验,一般为1.1—1.5g /cm 3。
比重太大,铺塑时很难将土工膜沉到槽底,比重不足易发生塌壁,造成生产质量事故和财产损失。
(2)土工膜铺置控制:①塑膜质量的控制。
—是检查厚度是否够,二是检查幅宽是否够,三是检查其抗折、抗冲破强度是否达到设计要求。
②塑膜插入深度控制。
我们的作法是将土工膜栽到铺设深度相应的长度单幅下放,这样直接检查剩余膜的长度就可以控制土工膜的铺设深度。
③塑膜搭接控制。
搭接宽20cm。
斗用与之长度相等的砂袋挤住膜搭接处防止两膜分离和水平移动。
④塑膜上端超出槽口平面,至少40-60cm,以便固定或与坝坡防渗复合膜搭接。
堤坝防渗加固新技术研究与应用堤坝是防御洪水的重要工程,堤坝防渗加固对于保障人民生命财产安全具有重要意义。
然而,传统堤坝防渗加固技术存在一定的局限性,因此研究新型堤坝防渗加固技术具有重要意义。
本文将介绍堤坝防渗加固新技术的研究现状、新技术研究及其应用效果与存在的问题,并探讨未来研究的方向和重点。
堤坝防渗加固技术一直是水利工程领域的重点研究问题。
传统的方法主要包括填充灌浆、帷幕灌浆、高喷灌浆等。
然而,这些方法在施工工艺、效果持久性、环境影响等方面存在一定的局限性。
同时,国内外学者针对堤坝防渗加固技术开展了大量研究,提出了诸多新型技术手段。
随着科学技术的发展,堤坝防渗加固新技术不断涌现。
其中,高压喷射灌浆、帷幕灌浆、接触灌浆、管棚灌浆等是较为代表性的新技术。
高压喷射灌浆:通过高压喷射技术将浆液注入土体,形成具有一定强度和防渗性能的固结体,从而达到防渗加固的目的。
该技术具有施工速度快、防渗效果好、适应性强等优点,被广泛应用于堤坝防渗工程。
帷幕灌浆:通过在地层中钻孔,将浆液注入孔内,形成连续的帷幕状结石体,从而达到防止渗流的目的。
该技术具有防渗性能好、施工周期短、成本低等优点,但需要严格控制施工工艺和技术参数。
接触灌浆:通过在混凝土结构与地基之间灌注浆液,形成密实的接缝,从而达到防止渗漏的目的。
该技术具有施工简便、效果显著等优点,但需要严格控制灌浆压力和材料质量。
管棚灌浆:通过在隧道或地下工程施工中,沿隧道或地下结构的外围设置一系列管棚,并将浆液注入管棚中,形成具有一定厚度的砂浆垫层,从而达到防止渗流的目的。
该技术具有施工速度快、防渗性能好、成本低等优点,但需要严格控制管棚的设置和砂浆垫层的厚度。
新型堤坝防渗加固技术在实际工程中已得到了广泛应用。
例如,高压喷射灌浆技术在某堤坝除险加固工程中取得了显著的防渗效果;帷幕灌浆技术在某水库大坝防渗工程中得到了成功应用;接触灌浆技术在某水闸改建工程中起到了良好的防渗作用;管棚灌浆技术在某地下水回灌工程中发挥了有效的防渗功能。
堤防施工中混凝土防渗墙技术的应用分析摘要:随着我国经济的不断发展,水利工程项目的不断扩大,提防工程施工引起了重视。
混凝土防渗墙技术成为水利工程建设的主要应用技术之一,因为该技术直接影响到堤防工程施工的质量。
本文分析堤防工程中混凝土防渗墙的施工特征及堤防工程防渗控制技术,阐述垂直防渗墙技术,提出防渗墙技术中的质量控制方法。
关键词:提防工程;混凝土;防渗墙技术;应用水利工程的发展建设促进了提防工程建设,如何确保水利工程能防渗、牢固,就须做好防渗工程建设,采用混凝土防渗墙技术,维护堤防工程质量,从而发挥防渗抗渗的功能和作用,保障混凝土防渗墙技术在堤防工程中发挥了非常重要的作用。
一、堤防工程中混凝土防渗墙的施工特征堤防工程施工而言,混凝土防渗墙技术涉及到很多临时的设施和设备。
主要设施包括孔口导墙、钻机轨道等;辅助设施包括制浆、造孔、清孔、混凝土施工、供水系统、供电系统等。
其主要的施工特点就是工作面广、作业量大、施工复杂,因此具备较高的材料和技术要求。
混凝土防渗墙的施工环境为地下,施工的过程中会有很多的安全和质量隐患难以预计,不过它同时却具备污染小、施工噪音小、墙体防水能力强、墙体持续性强、承重能力好等有点。
所以,施工单位通常会采用混凝土防渗墙技术进行施工,来确保堤防工程的施工质量。
二、堤防工程防渗控制技术堤防工程通常为挡水建筑,主要作用就是防范洪水,维护的生产、生活安全,堤防工程如果施工技术不到位、管理不善等,很容易出现水体渗漏问题,堤防工程施工中必须将防渗、抗渗施工纳入重点关注对象,结合工程所处环境的特点、当地的地质条件,来深入分析导致渗漏问题的原因,并采取科学合适的方法来解决渗漏问题,才能从根本上堤防工程的质量,实现其防洪防护功能的充分发挥。
堤防工程的渗漏问题一般是砂卵石渗流、工程设计施工不合理、地质缺陷问题等等,不同原因造成的堤防工程渗漏问题需要采取不同的解决对策,但是,总的原则是因地制宜、整体维护。
水利工程堤防防渗施工技术的实际应用效果研究发布时间:2022-07-26T06:50:49.147Z 来源:《新型城镇化》2022年15期作者:张金飞[导读] 随着社会经济的快速发展,我国水利建设迎来了较大的发展机遇浙江广川建设有限公司浙江诸暨 311800摘要:随着社会经济的快速发展,我国水利建设迎来了较大的发展机遇。
水利工程项目数量越来越多,在一定程度上给水利工程建设带来了新的挑战。
尤其是一些江河堤防的施工,可能会出现渗漏现象,威胁人员的生命健康安全。
本文将先介绍水利工程堤防防渗施工技术应用的重要作用,再说明水利工程堤防防渗施工技术的实际应用效果。
关键词:水利工程;堤防防渗施工;实际应用1、水利工程堤防防渗施工技术应用的重要作用对于水利工程中堤防防渗施工技术的应用,需要注意采用正确的施工技术,提高防渗效果,从而保证整个水利工程堤防施工的质量水平。
1.1减少水利工程的安全隐患一般情况下,水利工程通常位于远离城市中心的郊区,这里往往外部环境较为复杂,水利工程项目也极易受到外部环境的影响发生渗漏。
因此,工作人员需要提前做好防渗施工,提高水利工程的整体防渗效果。
水利工程的整个过程都需要确保其安全性,尤其是在施工管理过程中尤为重要。
1.2提高水利工程项目的价值水利工程项目对经济建设和人们生活水平的提高带来了较大的促进作用。
水利工程建设也要看着其价值。
因此,相关单位要注意水利工程项目修建的实际价值,尤其是价值表现后隐藏的一些问题,其中包括堤防的渗漏性问题,这是保证水利工程堤防安全性的首要条件。
对于当前防渗体系存在的问题,要根据水利工程建设中堤防的特点,制定相应的防渗策略。
2、水利工程堤防工程施工工序2.1材料选择在进行水利工程堤防防渗施工时,首先要注意防渗材料的选择,根据规定要求选择适宜的材料,最终保证工程的质量。
为防止工程发生塌陷和沉降问题,需要保证水利工程的稳定性。
要保证生产材料厂商具有较高的信誉,购进材料后要进行不定期抽检,保证材料质量合格,在使用材料时,也需要保证材料的保管恰当,节约资源能源,提高工程施工效率。
水利工程施工中堤坝防渗加固技术的探讨水利工程施工中,堤坝的防渗加固技术是非常重要的一环,它直接关系到工程的安全性和稳定性。
随着科技的不断发展和进步,堤坝防渗加固技术也在不断完善和提高。
本文将就水利工程施工中堤坝防渗加固技术进行探讨,探讨其发展现状和未来发展趋势。
一、防渗加固技术的意义水利工程中的堤坝主要是用于拦截、蓄水、通航和阻塞洪水等,如果堤坝本身存在渗漏现象,会对堤坝的稳定性和安全性造成威胁。
堤坝的防渗加固技术具有重要的意义。
防渗加固技术可以有效阻止水分的渗透,进而保证了堤坝的稳定性和安全性。
通过加固技术可以提高堤坝的抗渗性能和耐久性,延长堤坝的使用寿命。
随着水利工程的不断发展,防渗加固技术也在不断提高,可以为工程提供更多的保障。
二、常见的堤坝防渗加固技术1. 土工膜防渗技术土工膜是一种由聚乙烯、聚丙烯等塑料材料制成的防水材料,其具有防渗性好、使用寿命长、施工方便等特点。
在堤坝加固中,通常会在堤坝表面铺设土工膜,形成一道坚固的防水屏障,有效阻止水分的渗透。
2. 渗透混凝土技术渗透混凝土技术是一种通过混凝土表面加固的方法,其主要原理是通过混凝土的渗透性改性,提高其抗渗性。
这种方法具有施工简单、效果好、使用寿命长等特点,适用于不同类型的堤坝。
3. 岩溶充填技术岩溶充填技术是一种通过填充岩溶物质来加固堤坝的方法,其主要原理是通过充填物质填补裂缝或孔隙,阻止水的渗透。
这种方法适用于岩溶地质条件下的堤坝,可以有效提高堤坝的抗渗性能。
三、堤坝防渗加固技术的发展现状随着科技的不断发展和进步,堤坝防渗加固技术也在不断改进和提高。
目前,国内外已经出现了许多新型的防渗加固技术,为水利工程提供了更多的选择。
1. 新型防渗材料的应用随着材料科学的不断发展,新型的防渗材料也得到了广泛的应用。
如聚合物改性材料、生物防渗材料等,这些新型材料具有防渗性能好、使用寿命长、环保等优点,为堤坝的加固提供了新的思路。
2. 智能化防渗技术的应用智能化技术在水利工程中也得到了广泛的应用,智能化防渗技术主要是通过传感器等设备来监测堤坝的渗漏情况,并进行自动化修补。
堤防加固工程中防渗墙的防渗效果及应用条件研究摘要:在堤防加固工程中,防渗墙是应用非常普遍的防渗处理手段。
本文主要对不同结构形式防渗墙的渗流控制效果影响因素进行研讨,从实际的案例入手,研究堤防加固工程中防渗墙的防渗效果及应用条件。
关键词:堤防加固工程防渗墙应用条件在堤防加固工程中,防渗墙在防渗处理上起到非常重要的作用,同枢纽工程相比较而言,由于堤防工程具有堤线较长的特点,在进行防渗墙的防渗效果以及应用条件中,必须要让防渗墙能够达到堤防工程的安全标准。
1.防渗墙结构形式一般情况下,堤防加固工程的防渗墙通常分为全封闭式、局部封闭式与悬挂式。
这几种防渗墙因为各自的特性而处在不同的区域:通常悬挂式处于较强的透水层中;局部封闭式穿过较强透水层,进入相对弱透水层,同时产生系统的防渗结构机制,这个较弱透水层属于防渗依托层,在结构形式底面存在较强透水层;全封闭式处于较弱透水层中,但是其防渗墙底面所在相对弱透水层以下没有相对较强弱水层。
在堤防加固工程中,假如堤身自身质量不合格的话,防渗墙可以先从堤顶开始进行设置;假如堤身自身质量非常稳固的话,防渗墙可以从堤外脚进行全面设置。
2.不同结构形式防渗墙的防渗效果2.1悬挂式防渗墙防渗效果本文主要是从双层结构堤基入手,弱透水覆盖层的厚度为2m的粉质壤土,透水层为50cm,外滩宽度综合考量了40m以及300m几种情况。
从40m计算断面来看:首先,将防渗墙进入至透水层的深度同透水层厚度相互之间的比例当成是防渗墙的贯入比例,然后在不同贯入比的情形下核算渗流场。
尽管防渗墙下游周边的渗流场分布有一些变化,自由面也有一些降低的趋势,然而总体而言,防渗墙的影响范围非常受限,堤后的渗流状态变化不显著。
其次通过有关的数据核算结果显示,平台脚的垂直出逸比随着防渗墙贯入比例变化曲线而发生变化,通常也将该曲线称作是贯入比―比降曲线。
在40m以及300m外滩宽度情况下,悬挂式的防渗墙都会降低平台脚的垂直出逸比降,一旦其贯入比例较小,那么对于平台脚的垂直出逸比降影响程度也相应减少。
堤防工程中水泥搅拌桩防渗墙浅述1、引言由于受历史条件和当时生产力水平的限制,我国大部分堤防大坝都存在着先天不足和后期老化问题,如填土疏松、抗渗透能力偏低,地基较普遍的未进行认真处理,在河道中下游冲积平原地区的不同深度都存有较强的透水层,易产生管涌、冒沙等渗透破坏,堤防防渗是水利施工的关键技术。
现根据笔者在汕头大围达标加固工程实际工作经验介绍如何在施工条件复杂的堤防工程中进行不同形式防渗墙施工。
2、工程概况汕头大围达标加固工程主要建设内容包括加高培厚、加固堤身、加固险工段、新建或重建水闸和穿堤建筑物。
笔者分管单位工程为,岐山围梅溪河右岸应急工程为堤坝加高、加宽、加固应急工程,堤体为素土回填土坝,设计年限为50年一遇防洪堤,筑堤材料选用亚性粘土,粘粒含量15%--30%,塑性指数为10-20,渗透系数≤1*10-5CM/S,压实后干密度应大于1.4T/m3,其压实度不小于0.92,工程抗震烈度8级。
由于汕头属沿海城市,而梅溪河为韩江的出海口,不仅受上游韩江泄洪影响,也经受着来自海水潮汐的考验,而老堤多为历年加高培厚而成,原堤身本存在隐患多,空洞多的问题,且部分老堤是由海砂填筑而成因此该段堤防加固防渗墙施工显得尤为重要。
3、搅拌桩防渗墙施工堤段及方法的选择3.1施工堤段的选择岐山围梅溪河右岸全长10.618Km,其中防洪堤为上游7.45Km、防潮堤是下游3.186Km。
原防洪堤是以往治理时就地取材采用当地产量丰富的砂性土上堤、人工夯实碾压不均匀、堤身存在连通的孔洞、土质密度差形成裂纹、抗渗性能低等问题。
而防洪堤属1998年加固而成,主要受潮汐影响,原迎水面采用C20钢筋混凝土贴面防水,堤身加固土质较好且应用现代机械碾压密实度较高、抗渗性能强。
通过参考对比,设计将上游防洪堤段作为防渗墙施工堤段。
3.2搅拌桩施工方法的选择岐山围梅溪河右岸沿线紧邻闹市区,施工場地较为复杂,其中贯穿梅右堤身的穿堤交通闸、穿堤涵闸、过河桥及穿堤抽水管等建筑共计31处之多,而现有普通多头搅拌桩机宽6.5m、高22m根本无法施工过堤高压线下、穿堤建筑物、过河桥等堤段防渗墙,而高压喷射灌浆桩机体积小(宽2.5m、高3m)但造价较高。
收稿日期:2001-06-15基金项目:国家自然科学基金委员会和长江水利委员会联合资助的重大项目(50099620-3-1)作者简介:张家发(1960-),男,安徽安庆人,长江科学院土工研究所教授级高级工程师,主要从事岩土工程和水工渗流力学研究.文章编号:1001-5485(2001)05-0056-05堤防加固工程中防渗墙的防渗效果及应用条件研究张家发1,吴昌瑜1,李胜常2,王满兴1(1.长江科学院土工研究所,湖北武汉 430010;2.长江水利委员会计划局,湖北武汉 430010)摘要:对于采用防渗墙作为加固工程措施的长江重要堤防典型条件,用与设计规范相对应的理论对渗流场进行模拟,分析悬挂式防渗墙的防渗效果和变化规律,半封闭式防渗墙在各种因素作用下防渗效果的变化规律,对全封闭式防渗墙指出了可能影响防渗效果的因素;对不同结构形式防渗墙的设计与应用原则进行了讨论;首次提出了悬挂式防渗墙设计的防渗墙贯入比-比降曲线法,以及半封闭式防渗墙设计的防渗依托层渗透性-比降曲线法、厚度-比降曲线法和B 值-比降曲线法。
关 键 词:防渗墙;渗流控制;出逸比降;应用条件;设计方法中图分类号:T V 871.1 文献标识码:A防渗墙对于堤防工程是最为有效的防渗处理措施之一[1]。
5堤防工程设计规范6(GB50286-98)[2]已述及防渗墙的设计,但至今为止,对堤防加固工程防渗墙的结构形式及其应用条件还缺乏全面系统的研究。
文献[3]对半封闭式防渗墙提出了几个具体结构参数的确定方法,但没有与防渗墙的防渗效果建立直接的联系。
与枢纽工程相比,堤防工程一般作用水头较低,堤线又长,通过不同结构形式防渗墙防渗效果和应用条件的研究使得防渗墙既满足工程安全要求又尽可能地节约投资,很有必要。
本文对防渗墙的不同结构形式及其渗流控制效果影响因素进行分析,指出各自的设计原则和应用条件。
采用的渗流分析理论模型与设计规范相适应,所得出的规律性结论可供堤防加固工程设计参考引用。
1 防渗墙结构形式及条件和研究方法1.1 防渗墙的不同结构形式堤防加固工程防渗墙有3种结构形式:悬挂式、半封闭式和全封闭式。
悬挂式防渗墙的底面位于相对强透水层中;半封闭式防渗墙穿过相对强透水层,进入相对弱透水层并与之一起形成统一的防渗结构体系,该相对弱透水层称为防渗依托层,它下面还有相对强透水层存在;全封闭式防渗墙也进入相对弱透水层中,但防渗墙底面所在相对弱透水层以下没有相对强透水层。
一般情况下,全封闭式防渗墙是以基岩透水性较弱或其强透水层位于深部而不会对堤后表层渗流状态发生影响作为前提条件的。
打入深厚第三系粘土层中的防渗墙,也可以看作全封闭式防渗墙。
当堤身质量较差时,防渗墙可以从堤顶布置;当堤身质量较好,或对堤身采用其它措施加固时,防渗墙从堤外脚布置。
本文主要针对堤身堤基联合设置的防渗墙开展研究。
当防渗墙从堤外脚布置时,结合考虑堤身的防渗措施后,也可参照使用本文提出的方法和结论。
1.2 分析条件参照长江流域一级堤防的标准断面,本文考虑的典型条件是:顶宽10m,安全超高2m,内外坡比1B 3,设计水位高出堤内地面8m;内平台宽30m,厚2m,末端坡比1B 3;堤身渗透系数为1@10-5cm/s 。
堤身断面与文献[4]完全一致。
防渗墙按一般设计标准设定其厚度为20cm,渗透系数为1@10-6cm /s 。
防渗墙厚度和渗透性也是其防渗效果的重要影响因素,但它们是防渗墙的设计指标,本文不进行讨论。
1.3 研究方法渗流场的数值模拟技术[5]已经很成熟,可以广泛地应用于生产和科研。
本文与文献[4]一样,主要以数值模拟作为研究手段。
采用的渗流场有限元计算程序经过了长期工程实践的检验,这里不做介绍。
表层为强透水层的堤基,按均匀介质的确定性模型计算得出的出逸比降往往很低,但这种表层强第18卷第5期长 江 科 学 院 院 报Vol.18N o.52001年10月Journal of Yangtze River Scientific Research Institute Oct.2001图1 有悬挂式防渗墙(贯入比50%)的典型剖面渗流等势线Fig.1 Equipotential lines in the seepag e field under typical conditions of dy kewit h cut -off wall of suspension type(penctration r atio at 50%)透水层由于沉积时局部水流条件的影响常常具有非均匀性,这是砂性土堤基出险的主要内因。
本文暂不将这类堤基作为研究对象,而是研究表层有一层相对弱透水覆盖层的堤基。
在这种条件下,平台脚的垂直出逸比降最能反映防渗效果。
所以,本文将主要通过对比分析平台脚的垂直出逸比降来说明垂直防渗墙的防渗效果及其规律,并提出相应的设计和应用原则。
2 悬挂式防渗墙的防渗效果本节考虑的典型条件是双层结构堤基。
弱透水覆盖层为2m 厚的粉质壤土,透水层50cm 厚,外滩宽度考虑了40m 和300m 两种情况。
外滩宽度为40m 时的计算断面如图1所示。
将防渗墙进入透水层深度(D W )与透水层厚度(DP )之比定义为防渗墙贯入比G ,G =(DW /DP )@100%。
对各种贯入比情况下的渗流场进行了计算。
由图1可见,防渗墙下游附近的渗流场分布有所改变,自由面也有所降低,但防渗墙的影响范围有限,堤后的渗流状态没有明显改善。
图2是根据数值计算结果整理得出的平台脚处垂直出逸比降随悬挂式防渗墙贯入比变化的曲线,简称为贯入比-比降曲线。
由图2可见,两种外滩宽度条件下,悬挂式防渗墙都使平台脚处垂直出逸比降降低,但在贯入比很小(图中为10%以内)时,它对平台脚垂直出逸比降的影响很小;随着贯入比的增加,平台脚垂直出逸比降降低的程度逐渐增大,但仅当贯入比接近100%,平台脚垂直出逸比降才会显著降低,堤基的渗流状态才会明显改善。
图2 内平台脚垂直出逸比降与防渗墙贯入比关系曲线F ig.2 Curv es of vertical exit grallient at the of platformvs the penetr atio rate of cut -off wall3 半封闭式防渗墙的防渗效果半封闭式防渗墙的关键是要有可靠的防渗依托层与防渗墙一起形成防渗结构,而防渗依托层是否可靠则取决于它的厚度和渗透性。
同时,弱透水覆盖层的厚度和渗透性、防渗依托层下伏强透水层的渗透性、外滩宽度、河泓切割情况也都可能对半封闭式防渗墙的防渗效果发生影响。
当然,这里所指的防渗依托层必须在防渗墙轴线的下游方向是完整的和连续分布的,所谓厚度也是指在工程影响范围内的最小厚度。
考虑典型情况,给定如下条件:第一层强透水层厚5cm ,渗透系数1@10-3cm/s;防渗墙深入至防渗依托层中2m 。
3.1 防渗依托层的影响在防渗依托层厚10m,其下伏深厚强透水层渗透系数为1@10-2cm/s,表层相对弱透水层厚4m,渗透系数为1@10-5cm/s,外滩宽40m,河泓切割至第二层强透水层底面的条件下,模拟了防渗依托层不同渗透系数时布置半封闭式防渗墙前后的渗流场。
图3为防渗依托层渗透性-比降曲线,由图可见,防渗依托层的渗透性对平台脚垂直出逸比降的影响很显著,渗透性低时,出逸比降较低。
图3 防渗依托层厚度为10m 时平台脚垂直出逸比降随防渗依托层渗透系数变化曲线F ig.3 V ertical ex it gr adient at the toe of platform vs the permeability coefficient of less per meable stratum (t hickness d =10m)wor king w ith and w ithoutcut -off wall of sem-i closure type在防渗依托层渗透系数为1@10-6cm /s 条件下,模拟其不同厚度时布置半封闭式防渗墙前后的渗流场,其它条件不变。
图4为防渗依托层厚度-比降曲线。
曲线显示,平台脚垂直出逸比降随防渗依57第5期张家发等 堤防加固工程中防渗墙的防渗效果及应用条件研究托层厚度的增加而降低,这说明防渗墙的防渗效果和堤防的安全状态有赖于防渗依托层的足够厚度。
图4 防渗依托层渗透系数为1@10-6cm/s 时防渗墙引起的平台脚垂直比降随防渗依托层厚度变化曲线Fig.4 Vertical exit gradient at t he toe o f platfo rmvs the t hickness of less per meable st ratum (per meability coefficient k =1@10-6cm/s)w orkingw ith and w ithout cut -off w all of sem-i closure type根据图3和图4中的部分数据整理得图5的曲线,简称B 值曲线。
B 是防渗依托层厚度T (m)与其渗透系数K (cm/s)的比值,即B =T /K 。
由图可见,B 值小时,防渗墙的防渗效果较差;防渗墙对渗流场的影响程度随着B值的增大而急剧增加。
图5 平台脚垂直出逸比降随B 值的变化曲线Fig.5 V ertical ex it gr adient at the toe ofplatform vs the value B working w ith and w ithout cut -off wall3.2 弱透水覆盖层的影响对于多元结构堤基来说,表层弱透水层的渗透性和厚度是影响堤基安全状态的重要因素,也对防渗墙的防渗效果有影响。
针对防渗依托层厚10m 、渗透系数1@10-6cm/s 的条件,对比计算了弱透水覆盖层(渗透系数1@10-5cm/s)厚度分别为4,5,6,8,10,12m 等几种情况。
其它条件同3.1。
由图6中曲线可见,防渗墙的防渗效果在覆盖层较厚的条件下易于达到安全状态的要求。
给定覆盖层厚度为10m,计算其渗透系数为1@10-6,1.5@10-6,2@10-6,3@10-6,5@10-6,8@10-6和1@10-5cm/s 的渗流场,其它条件不变。
图7中曲线显示,在覆盖层渗透性较高的条件下,防渗效果更容易达到设计要求。
综合起来说,当覆盖层渗透系数较大或覆盖层厚度较大时,半封闭式防渗墙容易达到渗控目标。
3.3 第二层强透水层渗透性的影响在防渗依托层厚为4m,渗透系数为1@10-6cm /s,模拟第二层强透水层不同渗透系数时的渗流场。
其它条件同3.1。
由图8可见,随着第二层强透水层渗透系数的增大,出逸比降逐渐增大,都趋于定值;当第二层强透水层渗透系数较低并与防渗依托层渗透系数接近(比值在两个量级以内)时,出逸比降急剧减小。