2019水利水電工程師考點輔導(dǎo)：滲流分析

一、土石壩的滲流分析

滲流分析的內(nèi)容包括：

①確定侵潤線的位置;

②確定滲流分析的主要參數(shù)——滲流流速與坡降;

③確定滲流量。

二、閘基的滲流分析

三、滲透系數(shù)

滲透系數(shù)是反映土的滲流特性的一個綜合指標。滲透系數(shù)的大小主要取決于土的顆粒形狀、大小、不均勻系數(shù)及水溫，一般采用經(jīng)驗法、室內(nèi)測定法、野外測定法確定。

四、滲透變形

滲透變形又稱為滲透破壞，是指在滲透水流的作用下，土體遭受變形或破壞的現(xiàn)象。一般可分為管涌、流土、接觸沖刷、接觸流失四種基本形式。滲透變形可以單一形式出現(xiàn)，也可以多種形式出現(xiàn)于工程不同部位。

1.管涌

在滲流作用下，非黏性土土體內(nèi)的細小顆粒沿著粗大顆粒間的孔隙通道移動或被滲流帶出，致使土層中形成孔道而產(chǎn)生集中涌水的現(xiàn)象稱為管涌。

管涌首先從滲流逸出處開始，然后向上游逐步發(fā)展。當(dāng)土體中個體細小粒在滲流作用下開始在孔隙內(nèi)移動時的水力坡降稱為臨界坡降。更粗大的土粒開始流動，產(chǎn)生滲流通道，土體表面發(fā)生大面積破壞時的水力坡降，稱為破壞坡降。

管涌一般發(fā)生在無黏性砂土、砂礫土的下游坡面和地基滲流的逸出處。對于黏土土料，由于顆粒之間存在黏聚力，滲流不容易把土壤顆粒帶走，因此較少發(fā)生管涌。

2.流土

在滲流作用下，非黏性土土體內(nèi)的顆粒群同時發(fā)生移動的現(xiàn)象;或者黏性土土體發(fā)生隆起、斷裂和浮動等現(xiàn)象，都稱為流土。因為在滲流出口處往往滲透坡降最大，所以流土現(xiàn)象主要發(fā)生在黏性土及較均勻的非黏性土體的滲流出口處。

3.接觸沖刷

4.接觸流失

5.防止?jié)B透變形的工程措施

防止巖(土)產(chǎn)生滲透變形的工程措施可概括為兩大類：一類是改善巖土體的結(jié)構(gòu)特性，提高其抵抗?jié)B透變形的能力，使其由可能產(chǎn)生滲透變形的巖(土)體，變成為不易產(chǎn)生滲透破壞的巖(土)體;另一類是采取措施截斷巖(土)體中的滲透水流或減小巖(土)體中滲透水流滲透比降，使其小于允許比降。

第一類措施通常只用在巖體中。

第二類處理措施中，最可靠的方法是在滲透土層中興建防滲墻，截斷土層中的滲透水流，降低滲透坡降，同時增加滲流出口處土體抵抗?jié)B透變形的能力，從而消除產(chǎn)生滲透變形的前提條件。具體工程措施為：

(1)設(shè)置水平與垂直防滲體，增加滲徑的長度，降低滲透坡降或截阻滲流。

(2)設(shè)置排水溝或減壓井，以降低下游滲流口處的滲透壓力，并且有計劃地排除滲水。

(3)對有可能發(fā)生管涌的地段，應(yīng)鋪設(shè)反濾層，攔截可能被滲流帶走的細小顆粒。

(4)對有可能產(chǎn)生流土的地段，則應(yīng)增加滲流出口處的蓋重。蓋重與保護層之間也應(yīng)鋪設(shè)反濾層。

6.反濾層和過渡層

反濾層的作用是濾土排水，防止在水工建筑物滲流出口處發(fā)生滲透變形。

反濾層可以起過渡層的作用，而過渡層卻不一定能滿足反濾要求。

壩的反濾層必須符合下列要求：

(1)使被保護的土不發(fā)生滲透變形;

(2)滲透性大于被保護土，能通暢地排出滲透水流;

(3)不致被細粒土淤塞失效。

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