土石坝粘土心墙的渗透系数统计分析

王天民　张哲元　张璐云

摘 要 自20世纪60年代起，为满足国民经济的发展需要，全国各地开始大量兴建造价低、建设期短的土石坝水库。由于当时建设技术相对不高，所以水库质量参差不齐，现阶段大多渗漏现象严重，多数处于带病工作状态，从而严重影响了水库本身的经济效益。而对于土石坝水库，防渗措施主要是设置粘土防渗墙。本文根据2007年汇总的493座大型水库，统计研究其粘土心墙的相关参数，得出相关规律，为今后大坝修建，提供必要的数据支持。

关键词 粘土心墙；渗透系数；粘粒含量；粘聚力；内摩擦角；水库

中图分类号 TV64 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）11-0098-02

1 土石坝粘土心墙参数

土石坝粘土心墙参数统计表如表1所示。

根据图1渗透系数统计图可知，土石坝水库粘土心墙渗透系数多集中于10-4～10-6cm/s之间，根据《水利与建筑工程质量要求》规定，发现其渗流量不满足规定要求，表明现存土石坝水库渗漏现象较为普遍，亟需解决渗漏问题。

根据图2渗透系数与粘粒含量分布图，了解到在粘粒含量少于40%时，粘土心墙的渗透系数随着粘粒含量的增加而逐渐降低，防渗效果逐渐变好。而在粘粒含量高于40%时，粘土心墙的渗透系数便不随粘粒含量的变化而变化，而是集中于分布在10-5～10-6cm/s。表明在設置粘土防渗墙时，在粘粒含量未超过40%情况下，可以通过选取粘粒含量高的土来提高防渗效果，在粘粒含量超过40%的情况下，这种方法便已不再适用，必须要通过其他方法提高防渗效果。

根据图3粘聚力与粘粒含量关系曲线可知，随着粘粒含量的增加，粘土的粘聚力逐步开始提高，抗剪能力逐步增强，粘土心墙的防渗效果愈好。粘粒含量越高，表明土颗粒间的距离越接近，即单位面积上土粒的接触点愈多，根据饱和土的抗剪强度机理，则其原始粘聚力愈强。

根据图4内摩擦角与粘粒含量关系曲线可知，随着粘粒含量的增高，心墙粘土的内摩擦角逐步开始降低。根据土的抗剪强度机理，粘粒含量愈多，即表明细颗粒含量越大，颗粒间的滑动摩擦越强，咬合摩擦越弱，从而使得粘土的内摩擦角越小。

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