土石坝渗流观测方法分析

蒋春霞

(黑龙江省八五六农场水务局，黑龙江虎林 158418)

土石坝渗流观测方法分析

蒋春霞

(黑龙江省八五六农场水务局，黑龙江虎林 158418)

为保障土石坝的安全运行，对土石坝进行渗流量观测显得尤为重要。过大的渗透流量，将会对地基软土和坝体本身产生冲刷破坏;发展到严重程度时，将会无法控制，最后导致大坝馈决。及时发现较大的渗流量，便于分析原因，进而采取有效的补救措施，可以大大降低土石坝失事的概率。

土石坝;渗流观测;正常渗流;异常渗流;测压管法;浸润线

水库建成蓄水后，在上下游水头差的作用下，坝体和坝基会出现渗流。渗流分正常渗流和异常渗流。异常渗流往往会逐渐发展并对建筑物造成破坏。对于正常渗流，水利工程中是允许的。但是在一定外界条件下，正常渗流有可能转化为异常渗流。所以，对水库中的渗流现象，必须要有足够的重视，并进行认真的检查观测，从渗流的现象、部位、程度来分析并判断工程建筑物的运行状态，保证水库安全运用。

1 测压管法测定土石坝浸润线

测压管法是在坝体选择有代表性的横断面，埋设适当数量的测压管，通过测量测压管中的水位来获得浸润线位置的一种方法。

土石坝浸润线观测的测点应根据水库的重要性和规模大小、坝体类型、断面型式、坝基地质情况以及防渗、排水结构等进行布置。一般选择有代表性、能反映主要渗流情况以及预计有可能出现异常渗流的横断面，作为浸润线观测断面。例如选择最大坝高、老河床、合龙段以及地质情况复杂的横断面。在设计时进行浸润线计算的断面，最好也作为观测断面，以便与设计进行比较。横断面间距一般为100～200 m，如果坝体较长、断面情况大体相同，可以适当增大间距。对于一般大型和重要的中型水库，浸润线观测断面≥3个，一般中型水库应≥2个。

1)具有反滤坝址的均质土坝，在上游坝肩和反滤坝址上游各布置一根测压管，其间根据具体情况布置一根或数根测压管。

2)具有水平反滤层的均质土坝，在上游坝肩以及水平反滤层的起点处各布置一根测压管，其间视情况而定。也可在水平反滤层上增设一根测压管。

3)对于塑性心墙，如心墙较宽，可在心墙布置2～3根测压管，在下游透水料紧靠心墙外和反滤层坝址上游端各埋设一根测压管。

如心墙较窄，可在心墙上下游和反滤坝址上游端各布置一根测压管，其间根据具体情况布置。

4)对于塑性斜墙坝，在紧靠斜墙下游埋没一根测压管，反滤坝址上游端埋设一根测压管，其间距视具体情况布置。紧靠斜墙的测压管，为了不破坏斜墙的防渗性能并便于观测，通常采用有水平管段的L形测压管。水平管段略倾斜，进水管端稍低，坡度在5%左右，以避免气塞现象。水平管段的坡度还应考虑坝基的沉陷，防止形成倒坡。

5)其他坝型的测压管布置，可考虑上述原则进行。需要在坝的上游坝坡埋没测压管时，应尽可能布置在最高洪水位以上，如必须埋设在最高洪水位以下时，需注意当水库水位上升将掩没管口时，用水泥沙浆将管口封堵。

2 坝基渗水压力观测

坝基渗水压力通常是在坝基埋设测压管进行观测，也可用渗压计观测。测压管的布置根据地基地质情况、防渗排水设施的结构形式，以及有可能发生渗透变形的部位而定。

2.1 测压管的布置

测压管沿渗流方向布置，一般结合浸润线断面布置。不同地质状况布置形式不一样。

1)均质砂砾石地基，一般垂直坝轴线布置2～3个观测横断面，每个横断面布设3根测压管。

具有水平防渗铺盖的均质坝，一般每个断面埋设4根测压管，上游坝肩、下游坡、反滤坝趾上下游各埋设1根。对有塑性截水墙或垂直防渗帷幕的心墙坝。一般在截水墙前后各布设1根测压管，反滤坝趾上下游各埋设1根。对有垂直防渗设施的斜墙坝，其黏土截水墙、灌浆帷幕或混凝土防渗墙靠近上游，测压管可全部布置在防渗设施下游。对有水平防渗设施的斜墙坝，一般在土坝施工时预埋L形测压管。其水平管段应有5%的坡度。

2)对于上层为相对弱透水层，下层为强透水层的双层地基，应垂直坝轴线至少布置2～3个观测横断面，每个横断面布设2～4根测压管，并将测压管进水管段布设在强透水层中，见图1。多层透水地基可在各层中分别埋设测压管，每个观测横断面每层不少于3根，见图2。

图3 双层透水坝基渗水压力测压管布置示意图

图4 多层透水坝基渗水压力

2.2 测压管的结构与管水位观测法

坝基渗水压力测压管的结构与浸润线测压管基本相同，只是进水管较短，一般为0.5～1 m。坝基测压管的埋设一般在大坝施工期或水库初蓄水前进行，造孔埋设不得用泥浆固壁，应下套管防止塌孔。钻进过程中应取土样，鉴定土的性质，并测定高程和计算各种土层厚度，绘制钻孔土层枝状图。坝基渗水压力观测通常与浸润线观测图同时进行，并在水库水位最高、最低以及升降变化较大时增加测次，且同时观测上下游水位。观测方法与浸润线测压管相同。

3 绕坝渗流观测

渗流绕过两坝端或沿着土石坝与混凝土及砌石建筑物的接触面向下游流出，称为绕坝渗流。如果坝与岸坡连接不好，或土石坝与混凝土及砌石建筑物接触面连接不好，或岸坡中有强透水层.或岸坡过陡产生裂缝，都有可能发生集中渗流，造成渗透变形，甚至造成土石坝失事。

绕坝渗流一般也是埋设测压管进行观测。测压管的布置以能使观测成果绘出绕渗等水位线和浸润线为原则。一般根据坝与岸坡和混凝土建筑物的连接方式，以及两岸地质情况、防渗排水设施的型式等确定。

绕坝渗流属无压渗流，其观测实际是浸润线观测。因此，绕渗测压管的构造、埋设方法和坝体浸润线相同。但对岸拉为坚硬岩石时，可只钻孔而不必埋管。对于坝内岸坡段的测压管，进水管埋在岸坡内，坝体内为导管。若要对岸坡进行分层透水性观测，则按坝基渗水压力管的构造和埋设方法进行。

4 渗流量观测

土坝浸润线和坝基渗水压力观测，能测出坝体和坝基的渗透状况及变化过程。但由于渗透观测点的布设有限，对一些局部渗流有可能不易发觉。再者，内部渗透变化总与渗出坝体的渗透水量大小有一定关系。所以，为了分析渗透现象之间的联系，及时发现异常渗流，应进行渗流量观测。渗流量观测与浸润线、坝基渗水压力观测比较，既直观，又全面，而且能综合反映出坝的渗透状况和工作情况，所以是土石坝管理中最重要的观测项目之一。

观测渗流量通常是将渗流水集中引至某处进行量测。对坝体和坝基渗流量很难分清时，可在坝下游设水沟，观测总的渗流量变化。当渗透水流可以分区拦截时，可在坝趾下游分区设集水沟观测。渗流观测的集水沟和量水设备应设置在不受泄水建筑物泄水影响和不受坝面及两岸排泄雨水影响的地方，并应尽量使其平直整齐，便于观测。

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TV698.233

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1007－7596(2011)05－0058－02

2011－01－25

蒋春霞(1967－)，女，湖南湘阴人，工程师。