【正文】 在防滲體滲流出口處 ， 如不符合反濾要求 ， 必須設(shè)置反濾層 。 ? ? 1 0 0141 ?? n? ? 1 0 0141 ?? ncPcP 第三節(jié) 土石壩的滲流分析 3． 防止?jié)B透變形的工程措施 （ 1） 設(shè)置垂直或水平防滲設(shè)施： 攔截滲透水流 ， 延長滲徑 ， 消剎水頭 ， 達到降低滲透比降的目的 。 （ 4） 接觸流失 ? 接觸流失是滲流沿層次分明、滲流系數(shù)相差懸殊的兩相鄰土層的垂直面流動中，將滲透系數(shù)較小土層中的細小顆粒帶入滲透系數(shù)較大土層中的現(xiàn)象。 （ 2） 流土 流土是在滲流作用下，土體從壩基表面隆起、頂穿或粗細顆粒同時浮起而流失的現(xiàn)象。 1． 滲透變形的型式 土體滲透變形的型式通?？蓺w納為管涌、流土、接觸沖刷與接觸流失等四種類型。 ? 手工繪制流網(wǎng)一般采用試繪 、 修正的方法 ， 試繪時首先按類比或憑經(jīng)驗初定浸潤線位置 ， 然后在浸潤線與不透水層之間繪出逐漸變化并在進出口與 邊界垂直 的若干條流線；再將浸潤線分為若干個合適的等水頭差的間隔 ， 通過分割點畫出若干條等勢線 ， 并按流網(wǎng)的基本性質(zhì)不斷修改流線和等勢線 ， 使等勢線與流線組成曲線 正交方形網(wǎng)格 ， 如所示 。 ThmLnhHKqeneT )(11????ThmLnHhKhmLHhKqqqeeTee)()(2 12122221 ?????????4．總滲流量計算 計算總滲流量時 ， 根據(jù)壩址 地形 和 透水層厚度 情況以及壩體結(jié)構(gòu) ， 沿壩軸線方向?qū)误w分成 若干壩段 （ 圖 ） ， 分別計算各壩段的平均單寬滲流量 ， 則通過壩體和壩基的總滲流量可按下式計算： ? ? ? ?? ?nnnnn LqLqqLqqLqQ ??????? ??? 1122211121 ?第三節(jié) 土石壩的滲流分析 斷面 n1斷面 2斷面 1第三節(jié) 土石壩的滲流分析 四 、 流網(wǎng)法 在穩(wěn)定滲流的情況下 ， 滲流場內(nèi)充滿運動的水體質(zhì)點 ， 這些質(zhì)點的運動軌跡 ， 稱為 流線 ； 同時：滲流場中還存在著許多勢能相等的點 ，把它們連接起來構(gòu)成的曲線 ， 稱為 等勢線 。 可以壩體浸潤線起始點（ A、 B斷面 ） 為界分為上 、 下游兩段分析 。并取斜墻和截水墻的平均厚度為 δe 、 δ ，則通過斜墻、截水墻的滲流量可按下式計算 : 通過下游壩體和壩基的滲流量可下式計算 : 聯(lián)解以上兩式，可求出 q、 he。 圖 56 設(shè)截水墻的心墻壩滲流計算圖 過渡層截水墻H1TδH2L 39。因此，只需計算心墻、截水墻和下游壩殼兩部分。 （ 2）有截水墻的心墻壩滲流計算 有限透水深度地基的心墻壩，一般可做成有截水墻的防滲形式（圖）。 當有棱體排水時（圖 5），因地基產(chǎn)生滲流使得浸潤線有所下降，可假設(shè)浸潤線在下游水面與排水體上游面的交點進入排水體（即 h0=H2 a0=0），則通過壩體的滲流量 可表達為： 第三節(jié) 土石壩的滲流分析 LHHKq???222211通過壩基的滲流量 q2可表達為 : (d) 壩體、壩基的單寬滲流總量 q為： 式中 : — 壩基土料滲透系數(shù) 。O均質(zhì)土壩滲流計算圖 (a)有水平排水時；（ b）有棱體排水時 第三節(jié) 土石壩的滲流分析 2．有限深度透水地基土石壩的滲流計算 （ 1）均質(zhì)壩 對于透水地基上的均質(zhì)壩，分析時： 把壩體與壩基分開考慮，即先假設(shè)地基為不透水的，由上述方法計算壩體的滲流量 q1和浸潤線（用 q1代替 q） 。為簡化計算，以下游水面與排水體上游面的交點 B為界把壩體分為上、下游兩段，取上游 OA斷面和 B點斷面分析，分別列出兩斷面之間的平均過水斷面積和平均比降，由達西定律可導出滲流量為： 把下游水面看為地基，取 代替 H1，并注意 的關(guān)系，由此可直接按褥墊式排水情況的公式導出 : LHaHKq????2)( 22021LHHLa ?????? 22120 )(21 HHH ??200 Hah ??XB2L 39。 注意： 在滲流進口段應作適當修正 ， 浸潤線起點應與壩面點正交 ， 末點與原浸潤線相切 ， 中間修改成曲線 ， 如圖 53所示 。NAEA39。a0C1:m2h0H2LL39。為簡化起見，采用新的坐標系如圖 54(b)所示。1:m1H1△ LMFO（a）by 圖 317 不透水地基均質(zhì)土壩滲流計算圖 第三節(jié) 土石壩的滲流分析 無排水設(shè)施均質(zhì)壩滲流分析的思路是以滲流逸出點為界把壩體分為上、下游兩部分，分別列出各部分的流量表達式，并根據(jù)流量連續(xù)性原理，求出相應的未知量（ q 、 a)。C39。請改正：增加 H1 12 111???mHmLXH2dya0D3dyCy1:m2β（b）XyC39。為簡化計算，在實際分析中，常以虛擬等效的矩形 代替上游壩體 三角形 第三節(jié) 土石壩的滲流分析 虛擬矩形寬度計算 : 式中 :m1 — 上游壩面坡度系數(shù)，變坡時平均值 H1 — 上游水深。 （ 1）下游無排水（貼坡排水）設(shè)施情況 對上游壩坡，斜面入流的滲流分析要比垂直面入流復雜得多。當壩基滲透系數(shù)小于壩體滲透系數(shù)的百分之一時，視壩基為相對不透水地基。 ? K相差 5倍以內(nèi)的土層可視為同一種土層，其滲透系數(shù)由加權(quán)平均計算。 另外，考慮到工程實際情況的壩體和壩基滲透系數(shù)的各向異性，而在采用水力學法進行滲流分析時又需把滲透系數(shù) K視為常量。 （ 4）流網(wǎng)法 用手工繪制流網(wǎng)，利用流網(wǎng)求解平面滲流問題的水力要素，也可用來解決較復雜的邊界問題。 第三節(jié) 土石壩的滲流分析 （ 3）數(shù)值解法 滲流計算的數(shù)值解法一般采用有限單元法。 這種方法不完全符合拉普拉斯方程，因而不能精確求出任一點的水力要素。然而，利用它對某些簡單邊界問題的解析成果與水力學方法結(jié)合起來，可提高水力學法的計算精度 。 (1)流體力學法 流體力學法是根據(jù)已知的定解條件，如初始條件和邊界條件，求解滲流的基本微分方程（ 拉普拉斯微分方程 ），從中得到精確的滲流要素（包括流速、比降和滲透壓力）。 3）確定壩體與壩基的滲流量： 估算水庫的滲漏損失，以便加強防滲措施，把滲流量控制在允許的范圍內(nèi)。滲流分析的主要任務(wù)是： 第三節(jié) 土石壩的滲流分析 1）確定浸潤線位置 : 為壩坡穩(wěn)定計算和布置壩內(nèi) 觀測管 提供依據(jù)，根據(jù)浸潤線的高低，選擇排水設(shè)施型式和尺寸。如發(fā)現(xiàn)和搶修不及時，將會導致難予補救的嚴重后果。 D15/d85≤4~5 ? D15/d15≥5 ?對砂礫反濾料確定反濾層的厚度和層數(shù)； ?鑒定反濾料的透水性，對土工織物反濾層還應鑒定淤堵性； ?有縱向滲流時，鑒定沿反濾層和被保護土層接觸面的沖刷穩(wěn)定性 過渡層 ： 避免剛度相差較大的兩種土料之間產(chǎn)生急劇的變形和應力 反濾層可以起過渡層作用，但過渡層不能做反濾層。 第三章 土石壩 土石壩的構(gòu)造 －反濾層 反濾層的設(shè)計內(nèi)容 反濾層的設(shè)計可分為保護無粘性土和保護粘性土兩大類，設(shè)計內(nèi)容有： ?確定反濾層的類型； ?根據(jù)濾土準則，確定反濾層的級配或選擇土工織物產(chǎn)品。 位置： 在土質(zhì)防滲體與壩殼或壩基透水層之間，以及滲流逸出處或進入排水處 要求： 透水性大于被保護土； 相鄰層細粒不能穿過粗?？障? 各層穩(wěn)定，不能移動 不能被細粒堵塞 耐久穩(wěn)定，不改變性質(zhì) 材料 ：又 2～ 4層，粒徑均勻，抗風化的砂、卵石、碎石組成等 土石壩的構(gòu)造 －反濾層 第三章 土石壩 反濾層類型： (1)Ⅰ 型反濾： 其特點是反濾層位于被保護土層的下部，滲流方向主要由上向下，如褥墊排水； (2)Ⅱ 型反濾： 其特點是反濾層位于被保護土層的上部，滲流方向主要由下向上，如減壓溝的反濾層。 第三章 土石壩 土石壩的構(gòu)造 －排水體 (c)(b)(a)綜合式型排水 五、反濾層 作用 ： 濾土排水，防止水工建筑物在滲流逸出處遭受管涌、流土等滲流變形的破壞以及不同土層界面的接觸沖刷。這是近年來開始采用控制滲流的有效排水方式，對于均質(zhì)壩和下游壩殼采用強透水性材料 第三章 土石壩 土石壩的構(gòu)造 －排水體 4．綜合型排水 為充分發(fā)揮各種型式排水的優(yōu)點，在實際工程中，常根據(jù)具體情況將 2～ 3種不同型式的排水組合應用，稱為綜合型排水，如圖所示。 即使是相對均質(zhì)的土料，因水平碾壓致使水平向滲透系數(shù)大于垂直向滲透系數(shù)，由此而使實際浸潤線比計算情況偏高。 第三章 土石壩 土石壩的構(gòu)造 －排水體 圖5 31 排 水體的型式( a ) 棱體排水； ( b ) 褥墊式排水； ( c ) 壩內(nèi)水平排水； ( d ) 壩內(nèi)豎向排水1 壩坡； 2 浸潤線 3 排水； 4 反濾層； 5 砂壤土壩體6 粘土心墻； 7 粘性土壩體； 8 礫卵石水平排水1:3(d)531:41:大于凍結(jié)深度11:24(a)1～2m31:41:3(c)768下游最高水位2(b)341土石壩的構(gòu)造 －排水體 （ 2）豎式排水 豎式排水包括直立式排水、上昂式排水和下昂式排水等。下游壩殼的水平排水層有助于孔隙壓力的消散和降低浸潤線，對均質(zhì)壩或壩殼采用透水性弱土料填筑的下游壩坡的穩(wěn)定性有利。其伸入壩體內(nèi)的深度一般不宜超過壩底寬的 1/4～ 1/3； 第三章 土石壩 土石壩的構(gòu)造 －排水體 特點： 能有效地降低壩體浸潤線； 增加壩基的滲透穩(wěn)定，造價也較低； 缺點： 是不易檢修，施工時容易堵塞。 （ 1）、水平排水 水平排水有褥墊式排水和水平排水層，如圖所示。 缺點： 需石料較多，造價也相對較高，且與壩體施工有干擾，檢修有一定的困難。為使逸出段的滲透比 降分布均勻，在非巖性壩基上的棱體排水，應避 免在棱體上游壩腳處出現(xiàn)銳角。 頂部寬度： 應根據(jù)施工和觀測的要求確定，一般為 ～ 。 尺寸： 頂部高程： 應大于該地區(qū)的冰結(jié)深度，并應滿 足波浪爬高的要求。但不能降低壩體浸潤線，且易因冰凍而失效； 常用于中小型工程下游無水的均質(zhì)壩或浸潤線較低的中低壩。當下游有水時，排水頂面高程應高于波浪沿坡面的爬高；排水下游處應設(shè)置排水溝，并應具有足夠的尺寸和深度，以便在溝內(nèi)水面結(jié)冰后，下部仍有足夠的排水斷面。 常用的排水設(shè)施有如下幾種