2020年水利水電工程師堤防大壩設(shè)計(jì)：滲流分析
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對(duì)于土石壩，因它的壩體材料在一定程度上是透水的，一般允許有限的水流通過(guò)其壩體而運(yùn)動(dòng)，所以土石壩除研究地基的滲流外，還要研究土石壩壩體中的滲流以及壩體內(nèi)產(chǎn)生的孔隙壓力。
導(dǎo)致大壩災(zāi)難性破壞的原因及基本模式有五種：①溢洪道的泄洪能力不足，洪水漫過(guò)原來(lái)按不過(guò)水壩設(shè)計(jì)的壩頂，溢流而下;②壩體連同部分地基沿軟弱面發(fā)生滑移破壞;③壩體因揚(yáng)壓力過(guò)大而沿壩基面滑動(dòng);④壩體或壩基因管涌或流土而破壞;⑤壩的上、下邊坡發(fā)生滑移破壞。滲流在后四種模式中起著重要的作用。此外，水庫(kù)水的過(guò)量滲漏、水庫(kù)岸坡的穩(wěn)定性、水庫(kù)誘發(fā)地震等，也都與滲流的作用密切相關(guān)。根據(jù)大壩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行如下三方面的計(jì)算就可達(dá)到選取恰當(dāng)?shù)姆罎B措施和校驗(yàn)建筑物在滲流作用下是否安全的目的。
(一)確定滲透壓力
對(duì)于混凝土壩(或水閘)地基中的有壓滲流，要確定沿建筑物地下輪廓線的滲透壓力分布，計(jì)算揚(yáng)壓力，以便驗(yàn)算建筑物的穩(wěn)定性。對(duì)于土石壩的無(wú)壓滲流，應(yīng)確定浸潤(rùn)線位置和壩體、壩基內(nèi)的滲透力分布，以便驗(yàn)算壩坡和壩基的穩(wěn)定，確定防滲體(防滲鋪蓋、斜墻、心墻或截水墻等)的長(zhǎng)度和厚度等幾何尺寸。
(二)確定滲透坡降(或流速)
首先應(yīng)確定滲流的出逸坡降，驗(yàn)算出口處有無(wú)發(fā)生局部流土和管涌破壞的危險(xiǎn)。對(duì)于粗細(xì)粒兩層土的交界面，以及壩底與地基的接觸面，則應(yīng)檢驗(yàn)是否會(huì)發(fā)生接觸沖刷和流土。對(duì)于土石壩壩體中的各種防滲體，也應(yīng)驗(yàn)算其抗?jié)B強(qiáng)度是否滿足要求。
(三)確定滲流量
需要計(jì)算流入下游地基或排水設(shè)備的滲流量，以便為估算水庫(kù)的漏水損失和確定排水設(shè)各提供可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)。
巖體的滲流問(wèn)題，實(shí)質(zhì)上是通過(guò)裂隙介質(zhì)的水的流動(dòng)問(wèn)題，要正確計(jì)算上述三項(xiàng)指標(biāo)是比較困難的，只能作近似計(jì)算。對(duì)于某些松散的巖體，以及節(jié)理裂隙發(fā)育且無(wú)規(guī)律的巖體，也可視為多孔介質(zhì)進(jìn)行計(jì)算。
對(duì)于十分重要或地質(zhì)條件復(fù)雜的水利水電樞紐，宜選取足夠大的滲流域，進(jìn)行樞紐壩區(qū)的三維滲流計(jì)算，確保滿足上述三項(xiàng)指標(biāo)。
對(duì)土石壩，還應(yīng)確定浸潤(rùn)線的位置。
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