最新土石坝渗流分析

土石坝渗流破坏类型分析及防治措施土石坝渗流破坏类型分析及防治措施摘要：根据国内外大量失事大坝资料证实，由渗透破坏引起的事故占到四成以上。

因此渗流问题是影响土石坝安全的主要因素。

本文对土石坝渗流破坏机理进行分析及总结出防治方法措施关键词：土石坝渗流破坏防治措施土石坝是应用最广的挡水建筑物，用散粒材料填筑在不同的坝基上，挡水后上下游的水头差引起了水通过坝体、坝基及两岸坡向下游渗流。

由于勘测设计不当、施工质量不良和管理运行不当以及渗流、地震等，使土石坝及其坝基发生缺陷病害，甚至垮坝失事。

重要的病害有渗流破坏、滑坡、裂缝、地震震害和液化及其他病害。

针对这些病害必须采取选用这种或那种坝体和坝基加固技术，以保证土石坝的安全及其水库的正常运用。

根据国内外大量失事大坝资料证实，由渗透破坏引起的事故占到四成以上。

因此渗流问题是影响土石坝安全的主要因素。

一、土石坝渗流破坏类型坝体渗漏浸润线从坝坡逸出将导致坝坡湿润或沼泽化:这种现象一般发生在均质坝或混合土料坝型中，过高的浸润面增加了滑坡的可能性，同时由于渗流的长期作用和气温及降雨的影响，坝坡土体的抗剪强度减小，局部渗透破坏，导致滑塌的可能性加大。

下游坝面出现集中渗漏;坝体在分层填筑时土层较厚，施工机械的功率不足，致使每层填土上部不密实，局部疏松，形成水平集中渗漏带，有的坝由于施工组织落后，特别是大规模的人工填筑施工，采用分段包干的填筑方法，土层厚薄不一，上升速度不一致，致使相临两段的接合部位出现了少压或漏压的松土带。

坝体裂缝渗漏:坝体开裂是形成坝体隐蔽渗漏的原因之一，由于心墙或斜墙后坝壳一般是强透水的土料，通过裂缝的集中渗漏将在坝壳中扩散，因而难以发现集中渗漏区，根据坝壳浸润面观测成果也难以判断渗漏的存在。

2、坝后地面渗漏土石坝外坡坝后地面出现砂沸、砂环、泉涌、管涌或沼泽化是经常遇到的渗漏现象，其成因与地层的构造及未能采取有效的渗流控制有关。

对表层透水性较小的粉细砂、淤泥或壤土，其下为强透水的砂砾石或砂层地基，若坝后没有采取排水减压措施(减压井、减压沟)或有排水设施，但是由于这种地层的渗流出逸坡降较大，当出逸坡降大于表层土的临界坡降时，坝后地面即出现砂沸等破坏现象。

第四节土石坝的渗流分析
一、渗流的概念：水库蓄水后，由于上下游水位差的关系，水流会通过坝体土粒之间的空隙从上游向下游流动。

图6-13 渗流示意图
二、渗流分析的目的：
（1）确定坝体内浸润线的位置；
（2）确定坝体及坝基的渗流量，以估算水库的渗漏损失；
（3）确定坝体和坝基渗流逸出区的渗流坡降，检查产生渗透变形的可能性；
（4）为坝体稳定分析和布置观测设备提供依据。

常用的渗流分析方法：流体力学方法、水力学方法、流网法和试验法。

三、渗流基本方程
土坝渗流为层流，因此满足达西定律(Darcy’s Law), 渗流区内任一点势函数应满足拉普拉斯方程：
k x, k y——分别为x, y方向的渗透系数
对于简单的边界条件，上述方程能解，复杂边界条件，需借助数值方法。

四、渗流的水力学问题
假设: 均质, 层流, 稳定渐变流.
应用达西定律，并假定任一铅直过水断面内各点的渗透坡降相等，对不透水地基上的矩形土体，流过断面上的平均流速为：
单宽流量：
图6-14 不透水地基上矩形土体的渗流计算图
自上游向下游积分：
自上游向区域中某点（x,y）积分，得浸润线方程：
图6-15 土坝浸润线示意图五、流网法
图6-16 流网的绘制。

水利工程土石坝工程渗漏原因及施工中的渗流控制措施摘要：水利工程中，土石坝是常见的工程项目，在施工过程中土坝及地基中的渗流，由于其机械或化学作用，可能使土体产生局部破坏，称为“渗透破坏”，严重的渗透破坏可能导致工程失事，因此必须加以控制本文就针对土石坝的渗流进行分析，并给出了防治措施。

关键词：土石坝；渗流；控制理论土石坝是目前水利工程建设工程中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。

与其他坝型相比较，无论从经济方面还是从施工方面，土石坝具有绝对的优势，据不完全统计，中国土石坝数量占到大坝总数的 93%。

但土石坝建设最大的病害即是渗漏，如何控制和预防渗漏是土石坝工程建设中最主要的工作之一。

1．土石坝工程渗漏的常见类型及原因分析1.1 土石坝坝体渗漏的原因随着水利工程的大力开发建设，工程的质量问题时有发生，特别是水库、坝体的渗漏问题，在洪水来临之时无法形成很好的挡护，给人们的生命和财产安全带来了很大的危害。

坝体渗漏，因坝身防渗体裂缝或者坝体施工质量等问题形成渗漏的集中通道，从而形成管涌，渗水逸出点或逸出面通常出现在下游坝坡和坝脚。

引起坝体渗漏产生的主要原因有：一是坝体单薄或土料透水性大；二是筑坝质量差，如铺碾压不实或漏压、土过厚、粘土心墙或斜墙层面结合不好等；三是反滤设施质量差，未按设计要求铺设反滤层，土石混合坝未设过渡层；四是坝后反滤排水体高度不够；五是坝下涵管、埋管的外壁与土体结合部回填不密实，涵洞未做截流环；六是坝体不均匀沉降引起的横向或水平裂缝，可能引起坝体集中渗透破坏。

1.2 土石坝坝基渗漏的原因坝基渗漏通常是由于强透水性的坝基处理不当，或坝基未作防渗处理，或坝基防渗设施失效而产生的。

引起坝基渗漏产生的主要原因有：一是缺少合理的防渗措施，在砂卵石基础上坝前未做铺盖，或铺盖长度及厚度不够、质量不好被水压击穿，或者对强透水基础，坝体与坝基部位未做截水槽、截水墙；二是库内粘土铺盖下未设反滤层，渗水压力破坏了铺盖；三是坝基清理不彻底，在进行坝基施工前未按相关规定把坝基清理干净，部分杂草、树根残留，严重影响了层面之间的贴合度，所以导致渗水发生；四是水库管理问题：由于非法施工和人为原因造成了水库天然铺盖的破坏，导致坝基渗水。

土坝的渗流问题分析及其控制措施和监测技术前言：渗透破坏是土石坝坝体的常见病害,设计一套可靠的渗流监测系统是保证土石坝坝体安全运行的必备措施。

土石坝浸润线位置的高低是影响坝体渗透稳定和抗滑稳定的最重要的因素之一。

对于土石坝渗透水溢出点的渗透坡降较陡时,坝坡就会发生流土、管涌,甚至滑坡、垮坝。

科学地对土石坝进行渗透监测,为水库安全运行、坝体安全稳定提供科学依据。

摘要: 土坝破坏来源于水和其它外力的侵袭以及土体强度的不足,其中渗流产生的坝体破坏占有较大比例,且造成的后果极为严重。

通过土石坝产生渗流破坏的现象分析,掌握其发展规律,利用地质勘探合理确定的边界条件,有针对性地选择土石坝的渗流控制设计方案。

关键词:土坝渗流破坏基本内容控制措施渗流问题的重要性防渗加固渗透破坏渗流监测渗流监测布设技术在水利工程中,地表水的冲刷破坏常会引人注意,也比较容易发现和挽救，而地下水的冲刷目不能见,常被忽视,有时问题一经发现,会立即导致工程的破坏,难以补救。

因此，一般水利工程受地下水渗流冲刷破坏者常比地表水冲刷破坏者为多,而堤坝渗流的问题更为严重。

据米德布鲁克斯调查统计美国206座破坏的土坝中,由于渗漏管涌破坏者占39%,由于漫顶破坏者占27%,由于滑动及沉陷裂缝者占18%,由于反滤料流失、块石护坡下没有滤层、坝端处理不好、波浪和地震等原因破坏者占17%,由此可见渗流破坏作用的严重性。

我国在20世纪90年代初的统计资料,全国存在渗漏问题比较严重的大型水库有132座,遍及各省,其中土石坝渗漏的就有106座,约占80%。

1.土坝的渗流破坏土石坝破坏来源于水和其它外力的侵袭以及土体强度的不足。

原因不同,发生的现象也有不同，除去坝端三向浇渗破坏和漫顶溢流垮坝者外,从土坝剖面上看，问题主要如图1：图1所示几种状况,并且分别说明如下:①图a是砂层地基的承压水顶穿表层弱透水粉质壤土或淤泥的薄弱环节,发生局部集中渗流形成流土泉涌现象,并继而向地基的上游发展成连通的管道。

第三节 土石坝的渗流分析一、渗流分析的目的1) 确定浸润线的位置； 2) 确定坝体和坝基的渗流量； 3) 确定渗流逸出区的渗透坡降。

二、渗流分析方法常用的渗流分析方法：流体力学方法、水力学方法、流网法和试验法。

三、水力学方法水力学方法基本假定: 均质, 层流, 稳定渐变流。

1）渗流计算的基本公式图4－19表示一不透水地基上的矩形土体，土体渗透系数为k ，应用达西定律和假定，全断面内的平均流速v 等于：dxdykv -= （4-8） 设单宽渗流量为q ，则：dx dykyvy q -== （4-9）将上式分离变量后，从上游面（x=0，y=H 1）至下游面（x=L ，y=H 2）积分，得：L kqH H 22221=- 即： LH H k q 2)(2221-= （4-10）若将式（5-9）积分限改为：x 由0至x ，y 由H 1至y ，则得浸润线方程：xy H k q 2)(221-=即： x kqH y 221-= （4-11） 2）水力学法渗流计算用水力学法进行土坝渗流分析时，关键是掌握两点：一是分段，根据筑坝材料、坝体结构及渗流特征，把复杂的土坝形状通过分段，划分为几段简单的形状。

二是连续，渗流经上游面渗入、下游面渗出，通过坝体各段渗流量相等。

以此建立各段渗流之间的联系。

一、不透水地基上土坝的渗流计算 （一）均质土坝的渗流计算1．下游有水而无排水设备或有贴坡排水的情况如图4－20所示，可将土石坝剖面分为三段，即：上游三角形段AMF 、中间段AFB″B′以及下游三角形B″B′N。

根据流体力学原理和电模拟试验结果，可将上游三角形段AMF 用宽度为△L 的矩形来代替，这一矩形EAFO 和三角形AMF 渗过同样的流量q ，消耗同样的水头。

△L 值可用下式计算： 11121H m m L +=∆ （4-12）式中：m 1为上游边坡系数，如为变坡可采用平均值。

于是可将上游三角形和中间段合成一段EO B″B′,根据式(4-10），可求出通过坝身段的渗流量为：L H a H k q '+-=2])([220211 （4-13）式中：a 0 为浸润线逸出点距离下游水面的高度；H 2 为下游水深；L '为EO B″B′的底宽，见图5-20。

土石坝渗流分析范文土石坝是一种以土石材料为主要构建材料的坝体结构。

在水库工程中，土石坝是常见且重要的一种坝型。

为了确保土石坝的安全运行，需要对其渗流特性进行研究和分析。

本文将介绍土石坝的渗流分析方法和关键因素，并提出一些改进建议。

渗流是流体通过孔隙介质的过程，土石坝的渗流问题是指水从坝底或坝体渗透、穿透到坝体下游的行为。

对这种渗流行为进行分析，可以帮助我们了解土石坝内部水流的路径、速度和压力变化等重要参数，从而为工程设计提供依据。

需要注意的是，土石坝的渗流行为与坝体的材料性质、坝体结构、坝中水流条件以及渗透压力等多个因素有关。

因此，在进行渗流分析时需要考虑以下几个关键因素：1.材料性质：土石坝的渗透性主要取决于其材料的孔隙性质和渗透系数。

通常情况下，通过实验测定的材料渗透系数可用于渗流模型分析。

2.坝体结构：土石坝的结构类型可以分为心墙坝、重力坝和填料坝等。

不同结构类型的渗流行为有所不同。

在渗流分析中需要对坝体结构进行合理的几何划分和边界条件设定。

3.坝中水流条件：坝中水流条件是指坝体内部的水流强度和流动路径。

一般来说，坝底渗流和坝体侧面渗流是土石坝内渗流的两个重要方面。

基于以上关键因素，我们可以采用一些常见的渗流分析方法进行土石坝的渗流分析。

其中，渗流模型和数值模拟是两种常用的方法。

渗流模型是一种基于物理实验的方法，通过构建一个与土石坝实际情况相似的实验模型，来观察和分析渗流行为。

这种方法可以控制实验条件、减小模型尺寸和保持模型的相似比，从而提供直观的渗流过程和参数变化。

但是，渗流模型方法的缺点是成本较高且实验周期较长。

数值模拟方法是一种基于计算机软件的数值计算方法，通过建立数值模型和模拟土石坝渗流过程来研究和分析渗流行为。

这种方法可以模拟复杂的物理现象，通过不同的数值模型和参数设定，准确的预测渗流过程和关键参数变化。

这种方法的优点是计算速度快且成本低廉，可以方便地进行不同条件下的敏感性分析和优化设计。

土石坝渗流观测资料分析模型及方法摘要：为了有效地根据土石坝的原型观测资料来分析坝体和坝基中存在的渗流问题，本文以渗流理论为基础，结合工程实际，考虑了水位、降雨量、坝基排水以及时效等因素对渗流的影响，建立了土石坝坝体和坝基测压管以及通过大坝渗流量等观测资料的分析模型和方法。

经对青山和对河口水库等工程的实际应用，说明其效果是令人满意的。

关键词：土石坝渗流分析渗流观测分析模型;; 在土石坝坝体和坝基适当部位，有计划地设置一些测压管或渗压计，以及在其下游适当部位设置观测渗流量的量水堰，并进行观测，可及时了解水库在运行过程中坝体的浸润线位置和渗流区各点渗透压力的大小，以及通过坝体和坝基渗流量的变化情况，这对大坝的渗流和稳定分析都具有很大的实际意义。

对土石坝各部位的测压管水位和渗流量，选用合理的分析模型进行及时的分析是监测土石坝运行安全的重要内容。

本文从渗流的支配方程入手，建立了土石坝中有压、无压渗流及其渗流量观测资料的分析模型。

经过实际应用表明，它可较好地解决实际工程问题。

1; 土石坝渗流的支配方程; 忽略地下水流动方程中的惯性项，土石坝渗流的支配方程[1,2]为(1) ; 渗流场为均质各向同性时，式（1）变为或(2)表1 历年测压管位势与减压井位势的相关系数管号1989199019911992199319941996 1997 1998 1999 B4 d4 E4 F4 0.836 0.983 0.934 0.990 0.908 0.970 0.962 0.989 0.888 0.975 0.987 0.996 0.950 0.974 0.896 0.989 0.849 0.935 0.966 0.9650.9070.9820.9770.0320.9780.9800.9770.5610.9550.9800.9910.3660.9650.9810.9910.5190.9430.9560.9720.0370.9480.8980.993图1 青山水库0+400断面测压管分布示意（单位：m）; 由表1和图2所示，在不同的井位势下，B4管在1993年以前其位势与井位势的相关性较好，管位势变化规律基本正常。

第三节土石坝的渗流分析土石坝是一种常见的水工结构，用于拦截水流，形成水库储存水资源。

而土石坝在水库的稳定性和安全性方面的最关键问题之一就是渗流问题。

土石坝的渗流分析是为了确定渗流路径和渗流量，从而评估土石坝的稳定性。

土石坝渗流分析的基本理论是达西定律和渗流理论。

根据这两个理论，土石坝的渗流规律可以用渗流方程描述：Q=K×A×i其中，Q是坝体中的渗流量，K是渗透系数，A是渗透面积，i是渗透坡度。

渗透系数是描述土体渗透性质的重要参数，可以通过实验或采样测试得到。

渗透面积是指单位时间内的水流面积，可以通过计算得到。

渗透坡度是指单位长度内的水头差，可以通过坝体的水头测量得到。

土石坝的渗流分析可分为两种情况：一种是均匀渗流情况，另一种是非均匀渗流情况。

对于均匀渗流情况，可以通过渗透方程计算渗流量。

首先需要确定渗透系数，可以采用实验数据或经验公式计算。

然后确定渗透面积和渗透坡度，可以通过坝体的几何和水头测量来计算。

最后代入渗透方程计算出渗流量。

对于非均匀渗流情况，渗流路径复杂，需要进行更详细的分析。

可以采用有限元或有限差分等数值方法进行渗流分析。

首先需要建立坝体的几何模型，包括土石的分层结构、渗透性质等。

然后根据渗透方程和边界条件进行数值计算，得到各点的水头和渗流量分布。

通过分析水头和渗流量的分布，可以评估渗流路径和渗流量，为土石坝的稳定性和安全性评估提供依据。

总之，土石坝的渗流分析是土石坝设计和安全评估的重要内容。

通过理论分析和数值计算，可以得到土石坝的渗流路径和渗流量，评估土石坝的稳定性和安全性，为工程设计和运行提供科学依据。

同时，渗流分析还可以指导渗流控制和排水措施的设计，提高土石坝的渗流性能。

探讨水库土石坝工程渗流原因及控制措施水库土石坝工程是大型水利工程之一，其主要功能是储存水源、防洪和发电。

土石坝由土石材料构成，存在较大的渗流问题。

渗流问题成为了水库土石坝工程中需考虑和解决的问题之一。

本文旨在探讨水库土石坝工程渗流原因及控制措施。

一、水库土石坝工程渗流原因（一）渗流途径水库土石坝工程的土石坝结构属于半透水结构，渗漏主要发生在坝体、坝底及坝体周围。

渗漏主要途径包括以下几种：1、管涌。

地下水在坝体附近汇聚并形成管道，水流通常由高处向低处流动，管涌发生时，会迅速从通道中涌出水流。

2、岩溶裂隙。

砂质岩石经过长时间水侵蚀后，形成溶洞或洞穴，水流会通过溶洞或者洞穴侵入坝体。

3、地下水脉。

地下水脉是水分向坝体聚集的通道，处于聚集地点的水压迅速增强，加大了渗流压力。

（二）土石坝工程设计及施工问题1、土石坝施工过程中，对材料的要求很高。

如果材料本身的固有性质不佳，则难以避免渗漏。

2、土石坝对设计和施工工艺的要求非常高，如果这些过程中存在疏漏，会导致坝体的渗漏问题。

3、土石坝的设计过程中需要综合考虑负荷承载能力、渗流状况等多个因素，因此，设计过程也容易出现漏洞。

二、水库土石坝工程渗流控制措施（一）加强地基基础处理加强地基基础处理，是管控渗流问题最有效的措施之一。

包括剖沟护坡、沉井排水、反渗透、注浆固结等方法。

这些方法本质上是要求在提高基础承载能力的同时，控制渗流的发生和扩散。

（二）筑坝过程中增强监管筑坝过程中应该加强监管，减少设计与施工过程中的漏洞，确保设计方案的有效性和施工过程的规范性。

尤其需要注意施工过程中的材料质量控制，确保坝体质量达到预期的要求。

（三）制定管理规范和常规监测制定管理规范和常规监测，对渗漏进行定期检验，发现渗漏等异常情况及时采取措施进行处理。

建立渗透监测和管理规范，未发生地下水渗漏和管涌情况时，进行渗流治理等方法，以确保水库土石坝工程长期稳定运行。

结语：水库土石坝工程是大型水利工程中非常关键的一部分。

渗流计算及渗流稳定分析
一、计算情况
根据《碾压式土石坝设计规范》有关规定，计算组合情况如下：
1、上游正常水位177.84米,下游无水;
2、上游设计洪水位180.57米,下游无水;
3、上游1/3坝高水位174米,下游无水
二、计算参数
坝体渗透系数Ko=3.3×10-6m/s,坝基Kt=3.0×10-6m/s
采用解析法计算成果见下图:
图1 桐峪沟水库大坝渗流安全计算图
三、防渗工程措施
计算结果如上图，由于计算出逸坡降大于允许坡降J=0.4，采取
工程措施,下游坝脚采取贴坡排水, 排水体顶按规范要求高于最高出逸点0.5米，即173.2米高程。

坝坡稳定计算及稳定分析
一、计算工况
根据有关规范，土石坝施工、建设、蓄水和库水位降落的各个时期不同荷载下，应分别计算其稳定性。

控制稳定的有施工期（包括竣工期）、稳定渗流期、水库水位降落期和正常运用遇地震四种情况。

二、计算参数
见下表
三、计算成果及分析
计算成果见下图,所示，经计算，各种工况下均满足设计要求。

图表 2 桐峪沟水库大坝上游坝坡抗滑稳定计算图
图表 3 桐峪沟水库大坝上游坝坡抗滑稳定计算图。