有截水墙的土坝渗流计算
[ 俄]К. Н. 阿纳哈耶夫
摘要 :为了防止渗流水经过强透水基础渗漏 ,采用了截水墙等与门的防渗设斲 ,其不坝体连接大多是通过沿 坝趾铺筑的横向不透水板 ,可保证坝体必要的防渗强度 。进行有截水墙的土坝设计时 ,重要的是能够准确计算截 水墙在大坝基础中最合理的位置及其
。
关键词 :计算斱法 ;渗流计算 ;截水墙 ;土坝
中图分类号 : TV223. 42 文献标识码 :A
目前正在设计和在建的大坝中 ,土坝坝型约占k超过坝体和截水墙强透水地基土壤渗流系数 0
() 90 % ,其中中、低水头的占 60 %~70 %。多数土坝是建 的渗流系数 k 和 k许多倍 ,也就是 20~30k ?k? T эT o
() () 在强透水的土基上包括底部不透水的裂隙发育的岩石 20~30k。因为截水墙 A 区上游面基础水头损失 э
地基上。因此 ,为了防止渗流水经过强透水基础渗漏 , 不大 ,所以实际采用的水头损失是按公式 h= H+ T1 1
设定的上游水头数值 h, 公式中的 H为上游水深。 采用了截水墙、灌浆帷幕、板桩墙和混凝土墙等与门的 1 1
这样 ,渗流既可直接从上游经边坡进入坝体 ,也可从强 防渗设斲 ,幵丏通常将这些防渗设斲修筑到不透水层。
透水的基 A 区经坝底 BC 进入坝体。渗流还绕过截水 防渗设斲可以根据其高度设置为变厚度和不变厚度。
墙流向 B 区。此外 ,渗流还经过截水墙进入 B 区。防渗设斲不坝体连接大多是通过沿坝趾铺筑的横向不
假定截水墙中的水流线路为水平斱向 ,根据宽度 透水板来实现 ,不透水板可保证坝体必要的防渗强度。
() 等于 S 图 1 ,b的坝底线段从总计算斱案中单独分出 () () 在塔因特 俄罗斯、巴达姆 乌兹别克斯坦、里莫伊罗
() () () 具有不透水段 板СД的土坝 ,和带有 B 区的截水墙 巴西、吉尔纳 印度、武尔夫克里克和谢杰尔布拉夫
() 图 1 ,c。对于分出的土坝进行渗流计算 ,其实际断面 () 美国等河流上的土坝均设有防渗截水墙。
用相应的具有垂直上游边坡的渗流当量断面 GN 和换 在 А. M. 姆希达里亚娜 , В. M. 舍斯达科娃 , К. Б.
() 算出的宽度为 S 的不透水坝底 N Д图 1 ,b来替代。 пр巴什基斯等的论著中有此类坝型的坝体渗流计算。其
考查
明 , S 值实际上相当精确 ,测定可根据下式 : 采用的允许值不完全符合实际渗流条件 ,所以用他们 пр
)((ε)1 S = S + 0. 65 H+ x 推荐的计算公式 ,不按 ЭГДА斱法得出的试验结果相 пр 1 1 o
() () ()比 ,有时误差很大 高达 20 %~50 %以上。因此 ,我们 式中 x为上游水边线 轴线 O Y至不透水板 到 C 点 o
( ) 提出能准确地计算主要渗流参数的一种近似流体解 起始点的水平距离 ,幵丏 ,当不透水板 C 点由轴线
( 法。此解法分为以下两种计算斱案。 O Y起 ,从上游布置时 ,采用的 x值带有负号。在 -o
) () ε() () ( x?H的条件下 ,采用公式 1;对于在不透水基础1下游水位 渗流位于基础强透水层 厚度为o1 1
) T之内 ,即 h
题 ,以公式 3为基础 , q x Т0( ) 绘制渗流量 q不截水墙位置 、厚度和大坝上游边坡 正如 = f { } 图 3 关系曲线图分析所т KHHт1 1 的关系曲线图 ,见图 3~图 5 。 () ( 得 ,截水墙 不透水板起始点最有效 自 q值降低 т
) 视点起的位置取决于最新的 S 值厚度 ,可用下式
计算 :
2 H 1( )16 x = 0 . 5 Hln ( ) 0 оптим1S
这时 , x 正值表明 ,自轴线起从下游面布置截 0
( ) 水墙 C 点的必要性 ;负值表明 ,自轴线起从上游面
布置截水墙的可能性 。
q ТS ( ) 关系曲线图可见 ,当截从 = f { } 图 4KHH т1 1
( ) ( )水墙厚度增大 戒板宽增大至 S = 1 . 2 ~1 . 5 最优 q x т 0 ) ( f 关系曲线图 图 3 H,流量值 q降低到最大 。进一步增大 S 值 ,对坝 1 тKHH т1 1
体渗流量的降低无任何影响 。
q т关系曲线图图 5 中列出的公式 = f ( ) q m = 01
( ) ( ( ) m q m = 0为具有垂直上游边坡的大坝式中 1 1
) 渗流量表明 , 上游边坡坡度 m 加大至 m = 1 1最优
1 . 2~1 . 5 ,即可有效降低有截水墙的土坝渗流量 ,更
大的上游边坡 m ,对降低坝体渗流量 q的影响极 1 т
小 。
芮淮丰 译自俄刊《水工建设》2003 年第 1 期
张文成 校
q тS ( ) f 关系曲线图图 4 KHH т1 1
美国水资源管理的变化
近年来 ,美国在水资源管理上出现了三大变化 :,但水体的某些生态功能未使水体达到了这些
() 1从早期的水利用 ,如防洪 、运输 、发电和灌溉 能恢复 。因此 ,水资源的质量不仅要考虑化学指标 ,
转为水节约 ,以保障河流 、湖泊 、池塘生态环境对水资 还要考虑生态指标 ,包括栖息地质量 、生物多样性和
源的需求 ,包括娱乐 、鱼类和野生动物的用水需求 。整体性 。
() 2从强调水质的化学标准转为强调流域生态 () 3从重治理转为重预防 。
系统的整体功能 。20 丐纪 80 年代以前 , 美国水资
() 源政策强调的是水质的化学标准 ,巨额的投入确保吴 渝 摘
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