水利水電工程師知識(shí)點(diǎn)：滲流分析

一、土壩滲流

滲流分析的內(nèi)容包括確定浸潤線的位置;確定滲流的主要參數(shù)——滲流流速與坡降;確定滲流量。進(jìn)行滲流分析的方法較簡(jiǎn)單的有水力學(xué)法和流網(wǎng)法。

(一)水力學(xué)法

假定壩體內(nèi)土質(zhì)是均質(zhì)的，各方向的滲透系數(shù)相同;滲流是層流，符合達(dá)西定律，任一鉛直線上的流速和水頭是常數(shù)。

(二)流網(wǎng)法

流網(wǎng)法是一種圖解法，滲流場(chǎng)內(nèi)由流線和等勢(shì)線構(gòu)成的網(wǎng)格稱為流網(wǎng)。

二、閘基滲流

閘基滲流計(jì)算的目的，在于求解滲流區(qū)內(nèi)的滲透壓力、滲透坡降、滲透流速及滲流量。進(jìn)行滲流分析的方法較簡(jiǎn)單的有流網(wǎng)法和阻力系數(shù)法。

三、滲透系數(shù)

滲透系數(shù)是反映土的滲流特性的一個(gè)綜合指標(biāo)。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(yàn)法、室內(nèi)測(cè)定法、野外測(cè)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、接觸管涌或接觸流土等類型。破壞性的滲透變形能夠?qū)е滤そㄖ锏氖隆?/p>

滲透變形

(1)管涌— 非黏性土 — 小顆粒穿過大顆粒

1)臨界坡降

2)破壞坡降

管涌：允許坡降 = 臨界坡降/K

(2)流土 — 非黏性土 — 顆粒群同時(shí)移動(dòng)

— 黏性土 — 隆起、斷裂、浮動(dòng)

流土：允許坡降 = 破壞坡降/K’

(3)接觸沖刷—兩種顆粒土 —水流沿著交界面引起沖刷

(4)接觸流土和接觸管涌

— 兩種介質(zhì)(至少一中顆粒土) — 接觸面

(5)防止?jié)B透變形的工程措施

產(chǎn)生管涌和流土的條件主要取決于滲透坡降和土的顆粒組成。因此，設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)盡量降低滲透坡降，同時(shí)增加滲流出口處土體抵抗?jié)B透變形的能力。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(jì)劃地排除滲水。

3.對(duì)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(xì)小顆粒。

4.對(duì)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(hù)層之間也應(yīng)鋪設(shè)反濾層。應(yīng)當(dāng)指出，滲透變形可以是單一形式出現(xiàn)，也可以是以多種形式出現(xiàn)于不同部位。

(六)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。在土質(zhì)防滲體與壩身或與壩基透水層相鄰處以及滲流出口處，必須設(shè)置反濾層。對(duì)反濾層的要求是：

1.相鄰兩層間，顆粒較小的一層的土體顆粒不能穿過較粗的一層土體顆粒的孔隙;

2.各層內(nèi)的土體顆粒不能發(fā)生移動(dòng)，相對(duì)要穩(wěn)定;

3.被保護(hù)土壤的顆粒不能夠穿過反濾層;

4.反濾層不能夠被淤塞而失效;

5.耐久、穩(wěn)定，在使用期間不會(huì)隨著時(shí)間的推移和環(huán)境的影響而發(fā)生性質(zhì)的變化。

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