浅析水利工程中水的运动规律及渗流相关工程问题(3)

径区分，或以最小粒径为区分粒径，相应于此粒径的含量为细粒含量。对于连续级配界限粒径按下式计算：

df?d70d10

式中：df——粗细粒的区分粒径，mm;

d70——小于该粒径的含量占总土重70%的颗粒粒径，mm; d10——小于该粒径的含量占总土重10%的颗粒粒径，mm;

判断出坝基的渗透破坏形式之后，则按以下两式计算临界水力比降： 流土型：Jcr??Gs?1?(1?n) 管涌型：

Jcr?2.2?Gs?1?(1?n)2d5d20

式中：Jcr——土的临界水力比降；

GS——土的颗粒密度与水的密度之比；

n——土的孔隙率，%；

d5、d20——分别占总土重的5%和20%的土粒粒径，mm。

根据以上的结果，可计算坝体允许渗透比降[10]：

?J??Jcr

KB式中：KB为安全系数。其数值根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）规定，宜以1.5~2.0为取值范围。

根据坝体坝基计算的出逸比降，与现状土体本身的允许渗透比降比较，从而确定坝坡出逸段渗透是否稳定。进而决定是否需要采取工程防渗控制措施。

6.防渗加固措施

6.1防渗加固原则

我国防渗一般采用灌浆或防渗墙措施来处理渗透或降低浸润线，最好的途径是降低坝体浸润线或提高土体强度指标。近些年来，随着土工合成材料的发展，用土工膜或复合土工膜防渗和用加筋材料提高土体稳定性得到越来越广泛的应用。对坝基渗漏的处理一般依据上游

“铺、截、堵”，下游“导、减、排”的原则。所谓铺、截、堵就是修建铺盖、防渗墙和帷幕灌浆等以减小渗漏量；导、减、排是修建导渗反滤体、减压井、排水沟等以降低扬压力。 6.2坝身的防渗加固 1）加铺盖法

土坝上游的天然铺盖存在缺陷或有人工铺盖但经运用有局部缺陷时河采用原铺盖补强或增做铺盖等方法处理延长渗透腔制坝基渗透变形、达到安全稳定的目的。在对迎水面进行铺盖的时候，能够更好的延长渗漏半径，同时也能降低水力对坡面的打击程度。粘土铺盖应结合原有天然铺盖情况、粘土质量、分布、厚度、地形等综合考虑，铺盖厚度和长度应结合地质资料通过设计确定。这样能够更好的保证施工的质量，同时也能更好的保证其防渗效果。 2）帷幕灌浆法[11]

①劈裂式帷幕灌浆法。所谓劈裂式帷幕灌浆，主要用于加固堤身，防止堤身渗漏。其方法是根据堤坝曲直不同情况，用浅孔轻便钻机或更简单的钻具，分别采用梅花形布孔和直线布孔方式，沿堤坝轴线从堤顶离堤外肩1.5m处钻孔，一般孔距3m，孔深根据堤身情况分别以钻透堤身填土或穿过堤身钻入基础1～2m为宜。可以较好地处理灌浆中出现的冒浆、串浆、滑坡、局部隆起等各种问题，使灌入的泥浆沿堤的轴向形成一道帷幕，达到改善堤身质量、提高坚固度和防止渗漏的目的。

②低压速凝式灌浆法。这种灌浆方法一般用于高危水位下抢险堵塞管涌，它可根据管涌所处位置的地质情况分别采用30型钻机或50型钻机钻孔，然后先向孔内注入浸水后即膨胀的物质，再以小于49kPa的压力徐徐向孔内灌入加进速凝剂水玻璃的水泥浆。

③高压填充式灌浆法。高压填充式灌浆主要用于堤基基础灌浆，亦用于堤身蚁穴、溶洞的填充。用于基础灌浆时，须用50m工程钻机在需灌的堤段从堤顶钻孔，孔距1.5～2.0m，孔深以钻入基础穿过砂层进入砾石层2m左右为宜。灌浆时压力一般为127.40～166.60kPa，套管下到填土层保证堤身干燥，基础部分砂砾层灌入水泥浆，然后逐

步提升到土层，以黄泥浆封孔。这种灌浆法主要用于治理因基础不良而引起的管涌。 3）排渗井法

这种方法为了降低堤内覆盖层的承压水头，于是在背水侧打孔，这样可以有效防止管涌的发生。 4）加重盖法

这种方法是在背水侧增加盖重，目的是削减背水面出流水，防止坝基渗流对表层土产生渗透破坏，进而增加背水侧土体的抗浮稳定性,此外还可减小出逸比降。采用背水侧增加盖重的方法适用于覆盖层较厚且下卧强透水层较深的坝基。 5）抛土防渗法

在已建水库坝不能放空的情况下局部加固已存在的断裂、塌坑、孔洞等引起的集中渗泥，加固铺盖，可采用水中抛土防渗技术。通过船、排体等载运土工具至指定抛土区域将土倒入水中, 北方也可利用冬季冰上推土春季融化后或打冰槽、冰孔使土落入水中。 6）粘土斜墙法

粘土斜墙法在进行施工的时候，有一定的施工步骤，在进行施工的时候要先将坝坡进行台阶状的挖掘，然后在上面铺填上一层防渗粘性土，在进行铺填的时候，对其厚度也有一定的要求，在铺填过程中要进场分层的压实，这样能够更好的保证堤坝工程的防渗质量。粘土斜墙法在坝身断面尺寸比较的情况下或者是滩地的情况下是比较适合的，这样能够更好的保证施工的质量。 6.3坝基的防渗加固 1）劈裂灌浆法

这种方法在进行加工除险的时候，主要是利用堤坝应力的分布规律。在进行加固的时候，要运用一定的灌浆压力使堤坝沿线的轴线方向发生劈裂，然后在出现劈裂的位置进行水泥浆的灌注。在进行灌浆的时候能够更好的形成连续的防渗帷幕，然后对坝身的防渗能力进行提高。

在进行防渗施工的时候对施工的经济性和稳定性要进行必要的考虑，这样能够更好的保证施工的成本，在质量方面也能进行保证。在对堤坝进行加固防渗的时候，坝身含沙量比较高的时候是不易采用这种方法进行施工的，这样不能更好的保证施工效果。 2）砂砾料贴坡排水法

这种施工方法在进行施工的时候要先对坝身的背水坡面进行清除作业，在进行草根石子清除的时候要对深度进行保证，不能超过三十厘米，同时在进行处理的时候可以使用除草剂，然后在坡面进行粗砂、石子和块石的铺设，这样能够更好的达到护坡的目的，在进行施工的时候，这种处理方法比较适用于坝身土体含沙量比较高的坝身，这样能够更好的保证处理的效果。 3）土工织物贴坡排水法

这种处理方法和沙砾料贴坡法是非常类似的，在进行处理的时候也是要先将背水侧坡面的草根和石子进行清除，然后在坡面上铺设透水土工织物。在进行铺设的时候对砂石的厚度也有一定的要求，因此，这种处理方法也在坝身含沙量比较重的情况效果比较好。 4）复合土工膜防渗法

复合土工膜是由PE或PVC的防水片材与涤纶或丙纶无纺布经特殊工艺加热融或热枯等加工而成。复合土工膜的厚度应根据作用水头、膜下可能产生的裂缝宽度、膜的应变和强度等通过计算估算，铺盖的合理长度应使坝基渗透坡降和渗流量限制在许可值内,通过水利计算确定，一般长度为作用水头的5~6倍。复合土工膜拼接有焊接和胶接两种方法，一般焊接法应用较多。 5）混凝土防渗墙技术

①高压喷射防渗墙。高压喷射防渗墙是借助于高压射流冲击扰动坝基覆盖层，同时灌入水泥浆，使浆液与被灌地层土颗粒掺混，形成防渗墙。

②自凝灰浆防渗墙。自凝灰浆防渗墙是在塑性混凝土墙的基础上发展而来的。使用水泥、膨润土并掺入少量缓凝剂制成“自凝灰浆”，

在凝固前可作为造孔中的固壁泥浆，完工后自行凝固，形成墙体起防渗补强作用。

③垂直铺塑。垂直铺塑是利用链斗式挖槽机，通过链条及链斗连续挖掘出渣，形成连续的槽孔，并用泥浆固壁，成槽后随即辅设防渗薄膜，回填粘土。 6）减压沟法

这种方法适用于覆盖层较薄的情况。减压沟应该深入透水层以下1米的地方。减压沟填入透水性能较强的砂石料才能保证减压效果，并且颗粒分布应下粗上细。减压沟的布设形式最好为暗沟，因为明沟易受风沙和地表水的影响而发生堵塞，另外暗沟维护也比较方便。需要强调的是，由于粉细砂容易使排渗井和减压沟发生淤堵，所对于透水层为粉细砂的堤基，采用排渗井和减压沟进行堤基防渗效果较差。 6.4其它防渗措施

1）培坡、削坡、干砌固脚、衬砌护坡等

对由于下游坡过陡导致坝体渗径不能满足要求，而造成坝体浸润线出逸点过高的，必须对下游坡进行加厚培坡。下游坡过陡，不仅可造成坝体渗漏，也存在坝坡稳定问题。

削坡减载，减少滑动力，并及时封堵裂隙，阻止雨水继续渗入。干砌固脚，保证滑动体稳定; 衬砌护坡，保护坝体。 2）加强堤坝白蚁防治

处理方法是摸清坝体白蚁的分布情况、危害程度，采取人工挖巢、药杀、灌浆等方法。 3）提高防洪标准

加大溢洪道断面尺寸( 加宽溢洪道或降低益洪道底板高程) 、加高培厚坝体，预防洪水漫坝。

7.概述

水利工程在防治洪涝灾害中发挥了非常重要的作用，保证水利工程的质量具有非常重要的意义。在长期使用的过程中，由于缺乏日常

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