从水库建设的视角来看,关于土坝设计有必要将其中的防渗设计置于核心地位。对于平原水库而言,应当能够致力于综合性的坝基防渗设计,针对其中的坝基型式与坝体结构也要予以灵活选择。与防渗施工的传统模式进行对比,可见土工膜防渗本身构成了全新的水平防渗技术。相比而言,该防渗手段具备简便的独特优势,造价经济为首选型式。在此前提下,关键举措应当在于妥善确定铺设防渗布的具体长度。这主要是由于,防渗效果以及工程造价都决定于上述的防渗性能。通过对已建喀什地区叶城县苏依提勒克水库防渗膜铺盖长度的分析研究,提出坝基水平铺盖合理长度的选定。
一、引言
土坝设计不能够欠缺坝基防渗作为其中必要的保障。在目前的现状下,很多地区都在着眼于修建平原水库,因此就要紧密结合多种多样的防渗结构来完成相应的土坝结构设计。具体而言,关于垂直防渗以及水平防渗都要将其归入坝基防渗的范围内。但是相比来讲,运用悬挂结构建造而成的垂直防渗更加有助维持坝基本身的坚固性与完整度,而水平防渗手段有助于节省资金并且简化了施工流程。在此前提下,对于建造平原水库有必要优先选择水平防渗的手段。然而在涉及到较高的堤坝加固过程中,通常都需要铺设特定长度的水平防渗布,这是由于水库无法在施工阶段中彻底排干现存的全部水。由此可见,对于铺盖土工膜的相关施工措施有必要妥善选择相应的铺设长度,据此达到了优良的水库防渗实效性。
二、苏依提勒克水库扩建工程概况
苏依提勒克水库位于叶城县境内,属提孜那甫河流域,水库距叶城县东北约 12km,地理座标在东径 77”26’~7730’,北纬 37”54’~37”58’,是一座灌注式平原水库,水源主要来自提孜那甫河,通过吐古其干渠吐古其分水闸分水,然后经引水渠入库。对于该坝基与坝体而言,土工膜构成了其中全部的防渗构造。同时,施工人员选择了水平铺盖的方式来构建坝基防渗。对于上游坝坡而言,针对其中的综合护坡结构选择了础板与砌石的结合体予以完成。
三、坝基防渗设计
1.选择适当的防渗型式与防渗结构
从水库施工的全过程视角来看,关于坝基防渗应当能够紧密结合现存的现场施工条件以及施工人员安排。在此前提下,关于上述的防渗施工最好能够选择铺盖土工膜的措施。与此同时,应当能够将聚乙烯材料适当喷洒于坝体与土工膜的相应位置上,并且确保聚乙烯不会超出 0.2mm的层次厚度。此外,关于防渗施工还需借助灭草剂予以完成,确保能够彻底清除芦苇根,进而杜绝了芦苇穿孔的情形出现。
2.对于水力坡降以及坝基渗透型式予以灵活选择
在目前的现状下,整个浅层坝体都覆盖着均匀性较强的壤土与沙壤土。因此对于浅层的坝基部位而言,其中主要包含了 10 以内不均系数的细粉砂层。由此可见,渗透变形现象很可能会由此而产生,尤其是受到渗流作用的显著影响。因此如果能够测得 35%以内的细砂颗粒总量比例,则可以据此判断为管涌或者流动土层构成了最为突显的破坏作用力。除此以外,应当限定于 0.25 以内的最大水力坡降。
3.妥善确定铺盖长度
具体在设计铺盖长度时,最好能够将渗透比降限定于适当的幅度内。唯有如此,才能保障下游地基符合应有的坚固度与安全性。与此同时,应当在准许的经济范围内妥善控制坝基渗漏,确保因地制宜实现针对技术经济比的判断与设定。
(1) 对于最小的铺盖长度予以妥善选择在确定最小的铺盖长度时,应当能紧密结合坝体当前具备的防渗性特征,其中包含如下公式:
式中:
H -H下一在设计情况下的坝上下游水位差。因 H下~0故即为设计坝前水深 (m);L一为透水坝体的地下轮廓线近似取坝底水平投影长。即 L=b+4.5H (H 为坝高,b 为坝顶宽,以下计算 b 均取 4m); J 一下游地基允许水力坡降,取 0.25
对不同挡水高度下铺盖长计算均得 Smin 0,即说明坝基长就可满足抗渗稳定性的要求,为安全计,取坝前水头的 5倍长作为 Smin 设计采用值,详见表 1。
(2) 铺盖长度与渗流量的关系
针对 a 的前方铺盖渗流区域而言,应当能够运用如下算式来全面判定铺盖长度以及渗流量之间的相互关系,进而给出了与渗流量密切相关的铺盖长度。因此经过分析可见,在铺盖增大的前提下,坝基本身将会呈现相对较小的渗流量。在此基础上,针对渗流比降以及铺盖防渗的实效性之间也要构建相应的比例关系。依照从大到小的数值变化趋势,即可归纳出总体上的铺盖长度变更规律。与此同时,如果继续增大现有的铺盖长度,那么将会表现为逐渐稳定的渗流量。据此就可以表征,如果能限定于特定的铺盖长度,那么针对铺盖增长相关的额外资金投入就能予以全方位的考量。由此可见,如果铺设了过长的铺盖,则会耗费较高资金并且呈现了较差的经济性。
不同铺盖长度的关系曲线
(3)根据经济性确定铺盖最大长度计算式:
式中:q—坝基单宽 1m 的渗流水量(m3/s·m);k—
坝基综合渗透系数。
经试算反求得 7+650 前的高坝段 K=2.9×10-3
cm/s。
7+650 后的低坝段 K=4.1×10-3
cm/s。
由坝基渗漏计算图 2 可知 X=a+L a=3L
图 2 坝基渗流计算示意图
经计算求得的不同铺盖长度的坝基渗流量及节水率见表2。
四、防渗效果分析
依照当前现存的水库观测结论,可以得知防渗土工布当前已经能够达到最优的综合防渗效果。在此前提下,为了保障达到稳定的坝基渗流效果,那么需要妥善确定坝体浸润线这是由于,通过灵活调整现有的坝体浸润线措施,应当能致力于渗水量的全面减少
经过分析可见,相比于理论上的浸润线而言,当前测得的坝基水位线呈现相对较低的趋势。从溢出的实际水量来看,对于其中的浸润线应当能够着眼于精确进行观测,从而归纳出逐渐递减的基本水位波动趋向。由此可见,运用上述措施在根本上有助于保障土坝安全,因此可见优良的防渗土坝防渗实效性
参考文献
[1] 华东水利学院,水工设计手册第三卷结构计算[M].北京:水利水电出版社,1992.
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