冲抓套井回填粘土防渗墙对土坝渗流量影响的研究

庞 牧 华

(安徽省水利部淮委水利科学研究院，安徽 蚌埠 233000)



冲抓套井回填粘土防渗墙对土坝渗流量影响的研究

庞 牧 华

(安徽省水利部淮委水利科学研究院，安徽 蚌埠 233000)

以某水库均质土坝渗流量为研究对象，计算了透水地基与不透水地基上，布置防渗墙和无防渗墙均质土坝的渗流量，并通过对比分析，得到了冲抓套井回填粘土防渗墙对大坝渗流量的影响程度。

防渗墙，均质土坝，渗流量，透水地基

1 概述

蓄水水库，由于坝体上下游存在水头差，水流在水压力作用下沿着坝身及坝基的孔隙渗向下游，造成水库渗漏。据资料统计，在破坏土坝事故中，由渗漏造成的约占40%[1]。冲抓套井回填法在土坝坝体内修建桩柱式粘土防渗墙，以达到减少渗流量，降低坝体内浸润线作用。该项技术已在我国东南省份广泛应用于处理土坝渗漏[2]。

2 计算模型

2.1 模型建立

文章以某水库均质坝为原型，分别建立计算模型。该水库大坝为均质坝，坝顶宽度4 m，坝高9 m，迎水坡坡比1∶2.5，背水坡坡比1∶2，粘土防渗墙厚度为1 m，坝身为素填土。模型一：透水地基上无防渗墙的均质土坝；模型二：透水地基上有防渗墙的均质坝；模型三：不透水地基上无防渗墙的均质土坝；模型四：不透水地基上有防渗墙的均质坝。四种计算模型坝后均按照无水考虑，分别计算在不同库水位情况下，土坝的渗流量，分析冲抓套井回填粘土防渗墙对不同地基上均质土坝渗流量的影响。

2.2 计算分析

表1 四种计算模型单宽渗流量计算结果表 ×10-7 m3/s

根据分段法及其修正，不透水地基上均质坝渗流量的计算由式(1)[3]和式(2)[3]联立计算解出：

(1)

(2)

其中，q为单宽渗流量；s为浸润线的水平投影长度；a0为出逸点高度；H1为坝前水深；H2为坝后水深，本计算取0。

透水地基上均质坝渗流量分为坝身渗流量和坝基渗流量两部分，渗流量计算可按式(3)[4]：

(3)

其中，q为单宽渗流量；qD为不透水地基上均质坝渗流量；k0为地基渗透系数；T为透水层深度；m1为迎水坡坡度系数。

设有冲抓套井回填粘土防渗墙的坝体，将心墙化引成与坝壳渗透系数相同的均质坝[3]，采用上述公式计算单宽渗流量。

上述四种计算模型，按照坝前水深分别为3 m，4 m，5 m，6 m，7 m和8 m六种工况，分别计算渗流量，计算结果见表1。

不透水地基和透水地基上单宽渗流量对比见图1，图2，单宽渗流量减少百分比对比见图3。

对比分析计算数据，坝前水深值越小，坝体单宽渗流量越小，且随水位降低渗流量减小幅度较大，当坝前水深值小于坝高1/2时，坝体单宽渗流量减少幅度变小。对比透水地基和不透水地基坝体渗流减少量，采用冲抓套井回填粘土防渗墙的坝体，对两种地基上坝体单宽渗流量的减少数值大致相等，因此冲抓套井回填粘土的防渗方式在不同地基情况下减少渗流量相同。对比分析单宽渗流减少百分比，冲抓套井回填粘土的防渗方式在不透水地基上减少单宽渗流量的百分比较透水地基的百分比大，该种防渗方式在不透水地基上效果明显，且坝前水深超过坝高1/2时，透水地基上的单宽渗流量减少30%～40%，不透水地基减少40%～50%。

3 结语

不同地基上的均质坝，分别计算布设冲抓套井回填粘土与不布设该种防渗方式的坝体渗流量。根据计算结果分析研究可知，坝前水深超过坝高1/2时，随水位降低冲抓套井回填粘土防渗墙对减少渗流量作用明显，且不同地基上相同坝前水深情况下，冲抓套井回填粘土防渗墙减少渗流量大致相同。冲抓套井回填粘土防渗墙最大可减少50%的渗流量。

[1] 牛运光.土坝安全与加固[M].北京：中国水利水电出版社，1998.

[2] 张启岳.土石坝加固技术[M].北京：中国水利水电出版社，1999.

[3] 李 炜.水力计算手册[M].北京：中国水利水电出版社，2006.

[4] 毛昶熙.渗流计算分析与控制[M].北京：中国水利水电出版社，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

庞牧华(1985- ),男，助理工程师

TV641.2

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