高水位条件下边坡渗流控制及变形特性研究

2015-04-06吴佩佩王立鹏

湖南城市学院学报（自然科学版） 2015年3期

吴佩佩，王立鹏

（1.浙江同济科技职业学院，浙江杭州 311200；2.南京农业大学工学院，江苏南京 210031）

黄河山东段河道比降呈上陡下缓趋势，输沙能力上大下小，泥沙沿程淤积，河床逐年淤高，形成地上悬河，河床普遍高于背河地面3～5m，而且还有逐年上升的趋势。由于存在较大的水位差，必将导致大流量的侧向渗流，对外围基坑开挖工程施工影响较大，增加了工程施工难度；同时，由于距离黄河河道距离较近，地下水含量丰富，一般降水施工难度较大。因此，研究高水位条件下边坡渗透变形控制技术，确保边坡稳定，具有十分重要的意义。

1 边坡渗流的控制措施

渗流问题是岩土工程中一个重要的课题，影响土渗透系数的因素很多，主要包括有以下因素，有土的矿物成分、土的结构、粒径大小与级配及土的饱和度等，水的渗流引起土体内部应力状态的变化或土体、地基本身结构、强度等状态的变化，从而影响建筑物或地基的稳定性或产生有害变形的问题。

边坡渗流控制[1,2]的目的，主要包括控制渗流量、消减水力坡降，消除渗透破坏的威胁，确保边坡工程的稳定安全。渗流对边坡稳定性[3-6]的影响有两方面：一是引起滑动力，二是会影响抗滑力。地下水位升降会引起边坡土体产生变形、滑移、崩塌等失稳现象。随着地下潜水位的不断上升，土体的浸湿范围逐渐增大，浸湿程度逐渐加剧，导致岩土被水饱和，逐步软化，导致抗剪强度的降低；当地下水位下降的时候向坡外渗流，这样就可能产生了潜蚀作用，从而导致流砂、管涌现象的发生，破坏了土体的强度和结构；地下水的升降变化还可能导致动水压力的增大。因此，应特别重视渗流场的变化对边坡变形与稳定的影响。

2 渗流控制措施的选择

渗流控制的基本原理主要有三点，一是延长渗径或截断渗径，消减水力坡降；二是排水减压，减低水力坡降；三是提高土体的抗渗性能。总体上，渗流控制应坚持防渗、排渗和保护渗流出口三结合的原则。防渗是最常用的方法：就是是在土体中利用弱透水材料筑防渗体以截断渗流，减少渗透流量，同时起到消减土中其它部分水头的作用，以防止土体的渗透破坏。早期防止土工建筑物渗透破坏的方法，大多采用透水性小、粘粒含量高的土填筑防渗体，并加大厚度，以期减小水力比降。目前由于渗透计算理论与土的渗透变形理论的发展，认识到土的渗透破坏可以由反滤层直接防止。于是防渗体的任务变为以防渗为主，其本身的渗透稳定借助反滤层的保护。