悬挂式防渗墙作用下非均质地层的渗流量研究——以松花江干流群力堤为例

悬挂式防渗墙是当前堤防加固工程中选用较多的一种堤基防渗方式。但由于悬挂式防渗墙未贯穿整个透水层,地下水可以通过防渗墙的底脚进行绕渗。绕渗量的大小与防渗墙的深度以及所在地层的渗透性相关。选用解析法,运用达西定律和等效渗透原理计算了松花江水位变化条件下,通过群力堤防渗墙非均质地层的渗流量,分析了悬挂式防渗墙深度与渗流量大小的相关关系。研究结果表明:不同方案下堤后排水系统的渗流量相差较大,当悬挂式防渗墙深度在16~24m,松花江处于洪水位,堤后强渗层底板高程为115.50m时渗流量最大,为3 202.8~3 639.7m3/d。研究结果不仅能够为工程建设提供参考,同时为更全面、合理地评价悬挂式防渗墙的效果提供理论支撑。     

双层堤管涌的悬挂型防渗控制实验研究

双层堤基是应用较多的双面层的堤基构造类型,上层为弱透水层,下层为强透水深厚砂层。堤内弱透水层在汛期高水位时面临较高的水头承压,出现管涌的危险性极大。以实验室模拟分析的方式,专题探究双层堤管涌的悬挂型防渗控制规律,结果可知:悬挂型防渗墙在有效截断管涌迁移路径方面具有独特功能和阻滞效果,管涌没有出现之前,悬挂式防渗墙消解水头冲刷的作用一般不很明显,而一旦有管涌发生,防渗墙对透水堤基深入越深,防渗作用将越好,如果保持贯入度相同,则下游布置防渗墙比上游布置防渗墙效果要好。研究结果为同类工程应用提供研究和技术参考。     

考虑应力状态的悬挂式防渗墙-砂砾石地基管涌临界坡降试验研究

悬挂式防渗墙-强透水地基所处的应力状态,对其管涌等渗透变形发展过程影响明显。利用自行研制的新型土与结构物接触剪切渗透仪,开展不同应力状态下悬挂式防渗墙--缺乏中间级配的管涌型砂砾石地基的渗流-应力耦合管涌试验研究。结果表明,应力状态对悬挂式防渗墙-砂砾石地基的管涌临界渗透坡降影响巨大,围压越大,管涌临界渗透坡降越大,基于试验结果,建立了由围压表示的管涌临界渗透坡降线性经验公式。研究成果体现了渗流-应力耦合效应对防渗墙-砂砾石地基渗透稳定性的影响,可为确定深厚覆盖层中悬挂式防渗墙的合理贯入深度提供重要的理论依据。     

洞庭湖区堤防垂直防渗模型研究

根据洞庭湖区堤防工程地质、地形特性,建立了多元结构堤基垂直防渗概化模型,并按照优化思想,采用渗流有限元法,对垂直防渗墙在砂卵石、相对不透水堤基中的贯入深度和堤内最大渗透坡降的位置、大小的关系做了系统地分析研 究。再根据有限元计算结果,全面地评价了两种型式防渗墙的防渗效果,提出了临界最优贯入深度的概念。最后,将有限元法应用到大东口电排高喷防渗墙工程中,实际工程的安全运营表明了研究结果的正确性和实用性。     

深厚覆盖层上混凝土防渗墙的应力变形特性

建造在深厚覆盖层上的心墙坝,通常由土质心墙和其下部的防渗墙构成完整的防渗体系,防渗墙将受到水荷载和上覆坝体荷载的双重作用.本文采用三维非线性有限元分析了某心墙坝工程软弱覆盖层上两道混凝土防渗墙（第一道为嵌岩式,第二道为悬挂式）的应力变形特性并对其安全度评价方法进行了介绍.计算结果表明：①嵌岩式防渗墙和悬挂式防渗墙表现了不同的应力应变特性;②两道防渗墙的拉压应力均已超出混凝土的允许范围,建议采用高强低弹的混凝土配方.     

CSF-30型薄壁防渗墙造墙机

CSF－30型薄壁防渗墙造墙机主要适用于水利水电工程堤防的堤身、堤基防渗、地下水截水墙、围堰、库区防渗处理等。介绍了该型造墙机的技术性能、多种成槽（或成孔）工艺和结构特点以及应用效果。     

土工膜-防渗墙-弱透水层联合防渗的有效性分析

深厚覆盖层坝基往往都是强弱互层结构,坝基中存在弱透水层。弱透水层既是隔水层又是软弱夹层,是否利用其作为控渗依托层关系到工程难度、进度及成本。绝大多数工程都将全封闭式防渗体作为控渗首选方案,保守的设计理念导致采用半封闭式防渗体控渗的工程少之又少。西藏多布水电站采用土工膜-防渗墙-弱透水层三位一体半封闭式联合防渗体,在国内外少见,具有一定代表性,其防渗效果具有重要的参考价值和借鉴意义。本文基于详细的地质构造资料,以非饱和土体渗流、比奥固结理论和土体的非线性流变理论为基础,考虑土体水力学及土力学参数随双场耦合的动态变化关系,借助ADINA建立流固耦合模型,全方位分析多布水电站的渗流场、应力场,以及弱透水层的承载力和液化性。研究表明:土工膜-防渗墙-弱透水层三位一体半封闭式防渗体能有效降低渗透速度、渗流量和抑制渗透坡降,各渗流参量满足控渗要求;大坝及防渗墙的水平位移、沉降和应力相对悬挂式防渗体有一定增大,需提高防渗墙的强度。弱透水层是防渗体系中最重要的部分,经分析弱透水层承载力满足要求,且不会发生液化。对比分析三种防渗体系,多布水电站现采取的土工膜-防渗墙-弱透水层三位一体半封闭式联合防渗体是最佳方案,可减小防渗墙深度近193m。该研究成果对类似工程具有重要的参考价值和借鉴意义。     

枞阳长江干堤防渗墙截渗效果分析

综合分析了连续三年(特别是2002年汛期高水头作用期间)的安全监测成果,对枞阳长江干堤一标段水泥土防渗墙渗控效果作出了评价,揭示了长江水位与堤基渗透的变化规律。观测资料显示,汛期防渗墙前、墙后最大水位差为2.63 m,洪峰期间,部分监测断面防渗墙前堤基水位与江水位变化相关性较大,所有监测断面防渗墙后地下水位与江水位变化相关性较差,充分显示了水泥土防渗墙截渗效果。     

长江重要堤防防渗与垂直防渗墙技术

历来长江中下游堤防洪水险情不断，堤基渗漏、堤身隐患、河岩崩塌是三大主要险情，而堤基渗漏尤其突出。本文阐述了堤基渗漏的地下渗流场，依渗流规律制定渗流控制措施，同时结合实际叙述了垂直防渗的主要措施－垂直防渗墙技术的多种工法。     

长江堤防地基类型与防渗方案

介绍了长江堤防地基的结构类型和渗流特点，论述了各种堤基渗控措施（如垂直防渗，水平防渗，盖重压渗及反滤导渗措施）的适用条件及布设方案。     

基坑防渗体局部失效渗流场变化特征

采用三维有限元方法分析了基坑开挖工程在防渗体出现局部失效情况下，引起渗流在失效部位的集中及渗流场空间状况。提出了以一维通道嵌入三维块体的方法模拟管涌发展过程及渗流场变化特征。讨论了管涌通道渗透性对基坑管涌发展规律的影响。     

安徽同马大堤的渗控监测

针对同马大堤加固工程中所采用的水泥土防渗墙的渗控措施,对2个监测断面历时3年的测孔水位资料进行了分析,揭示了长江水位与堤基渗流的变化规律。观测资料显示,洪峰期间,堤基水位与江水位明显相关;汛期防渗墙前后水位差较大,充分显示了水泥土防渗墙截渗效果。     

拦河坝砼防渗墙的施工技术

拦河坝砼防渗墙多在砂层与砂卵石层上施工，地基处理根据地质条件选择，施工方法有无导孔挖槽导孔挖槽，冲击成槽，回转钻成槽，锯槽机成槽，锯槽机为新型防渗成墙材料提供了新的施工手段，但有局限性。     

黄河上游某滑坡坝渗透稳定性评价

为了对黄河上游某滑坡坝的渗透稳定性进行较深入研究，作者首先通过试验资料确定了坝体与湖底纹泥渗透稳定的可能破坏形式、临界水力坡降和允许水力坡降，在此基础上应用数值模拟方法(Modflow程序)对滑坡坝在正常湖水位与极限湖水位两种工况进行了渗透稳定性评价。具体评价方法为，在每种工况下先评价计算范围内最大水力坡降方向每一格点(计算剖分网格)的渗透稳定性，进而评价整个坝体的渗透稳定性。研究结果表明，在正常湖水位与极限湖水位两种工况下，坝体均不会出现渗透稳定性问题，在极限湖水位下，坝体的渗漏量变化不大(由2775m^3／d增加为3138m^3／d)。说明在漫长的历史过程中，堰塞湖已形成了很好的防渗铺盖，当水位高于溢洪道时，湖水主要通过溢洪道向外排泄。研究结果为下游某大型水电站的设计、施工与安全运营提供了理论依据。     

某水电站防渗墙深度对围堰渗流特性及地震稳定性影响的计算研究

以一个特定工程为背景,数值分析研究了防渗墙深度对围堰渗流特性及边坡在地震条件下的稳定性的影响,并比较分析了封闭式防渗墙和悬挂式防渗墙条件下渗流特性和地震稳定性的差异。研究表明,封闭式防渗墙可以有效控制渗流场,并对边坡稳定产生积极影响。     

基于渗流和管流耦合的管涌数值模拟

堤坝地基的渗透变形过程实际上是“土中水”转变为“水中土”的过程。在渗透变形发生的集中管涌通道区域,采用常规渗流分析理论,单纯增大管涌通道渗透系数的方法是不太合适的。在未发生渗透变形的区域,用常规渗流理论计算;在管涌通道区域,用管流理论,公共边界上两者之间水头相等、流量大小相等且方向相反,能够较好符合渗透变形的发展规律。为了适应计算过程中内部边界条件不断变化的特点,采用无网格法伽辽金法（element free Galerkin method,EFG）对渗流场进行计算。算例计算表明,这种渗流-管流耦合的方法能够模拟管涌通道绕过防渗墙等复杂的发展过程。     

An Effective Approach to Rehabilitate Damaged Barrier System Against Piping and Contaminant Flow

The monitoring operation of an older impoundment (such as dams and waste barrier materials) during the service life of the structure cannot be overemphasized. Since older infrastructures seem to be more susceptible to piping and seepage failure, their construction design should be analyzed and monitored at places where a potential problem could occur. Once an impoundment is constructed without adequate filters layers and foundation treatments, then the prevention of piping or seepage may require an effective approach to constructing a cut-off wall to prevent eventual failure. In order to identify and understand theses failure modes, it is important to identify the physical parameters of the impoundment system, such as the zones of various soil gradations, the compaction of these zones, the hydraulic conductivity, the compatibility of the soil formations within and beneath the core or liner, as well as the cohesive and dispersive properties of soils at various location within the structure. Once these parameters are known and quantified, an adequate assessment of the structure’s susceptibility to piping or contaminant transport can be established. This type of an analysis will enable the proper design of a cut-off wall and predetermine the effectiveness of its long-term performance. The Vermont Waterbury Dam (built in 1938) is example of seepage related problem that implemented a cut-off wall design to prevent piping paths from undermining the structure. In this case, some forensic sampling had to be performed and the parameters of the soils as just mentioned were key factors in determining the wall design. In this paper, the Waterbury dam rehabilitation is investigated as case studies, in order to better understand how older designs and poor construction of impoundments can lead to piping condition in dams as well as failures in waste barrier systems. The Secant Cut-off wall (constructed at Waterbury Dam) is mentioned as a corrective measure taken for this dam and there is a brief discussion as to how this construction rehabilitation technique can be applied to waste barrier impoundments.     

某水利枢纽厂房基坑开挖渗透变形评估

在对渗流评估方法进行一定探讨的基础上,对某水利枢纽工程坝址区厂房基坑开挖进行了渗透变形评估。结果表明,在坝轴线方向上,无防渗墙时坡面土体在渗透力的作用下是不稳定的,有防渗墙时坡面水力坡降降到0.05以下。在砂卵砾石层与基岩的交界处仍存在略大的水力坡降（值为0.56）,如有水在细砂层、砾质中粗砂层渗出,则有可能出现渗流失稳,但总的说来由于防渗墙使水力坡降已降到很小,出现流土和管涌失稳的可能性不大。     

软土地基水闸的基础防渗问题及处理

软基上的水闸基础多采用端承桩,由于地基为相对弱透水的软土层,容易忽略闸基的防渗处理,水闸建成后两侧填土发生沉降,带动地基土层沉降造成基础脱空,形成渗水通道,危及水闸以及大堤安全。本文针对该问题提出前截式防渗墙的加固方案,取得了较好的防渗效果。