不同地层结构对渗透变形的影响论文
不同地层结构对渗透变形的影响论文
我国拥有众多大江大河，长江、黄河在世界上都是首屈一指，另有珠江、淮河等众多河流。众多的河流养育朴实的劳动人民，但随着时代的发展进步，各种现代化结构在各个流域建成，一系列与江河有关的问题也摆在人们面前。而众多问题都与水有关系，所以水的作用至关重要，本文通过分析长江、黄河流域的相关资料来讨论水的渗透问题。
土的渗透变形有不同的形式，其影响因素自然也不完全相同; 堤基的渗透变形更复杂一些，其影响因素也更多一些。一般认为堤基土层的分布、土的颗粒级配、层间关系，透水性、水力条件、上部建筑物的特点、工程活动情况等都是重要的因素。我们认为堤基土层的分布条件居于特别重要的地位，因此我们对各流域常见土层进行分类总结，以便于分析问题、解决问题。
1. 地层结构的分类以及各地层结构对渗透变形的影响分析地层结构对于渗透变形来说，是非常重要的影响因素。地层结构的不同将导致不同的作用效果。下面根据上文对地层结构的分类一一分析。
( 1) 第一类地层结构对于抗渗是有利的。弱透水层的渗透系数较小，水从此层渗透水头损失较大，很难在坝后渗流出逸。因此发生渗透变形的可能性较小，基本处于天然稳定状态。如荆江大堤的枣林至万城堤段，这种堤基一般渗流向题不大。( 2) 第二类地层结构与( 1) 类相反，对于抗渗是不利的。渗流状态在既定地基条件下的渗透变形，主要决定于渗透坡降的大小。透水层的渗透系数较大，水从此层渗透时水头损失较小，一般最大渗透坡降总是出现在下游坡脚附近，当下游有坑塘或渠道时，水边处的坡降也很大。因此这类地层结构容易在坝脚处渗流出逸，如黄广大堤的新开月堤至二号洲，该堤段是管涌险情多发堤段。( 3) 第三类地层结构有利于渗透变形的发生发展。渗流作用在此类地层时，坝脚处容易出现渗透变形现象。在黄河下游属于此类地基的堤坝工程中，地基的渗透变形大都发生在下游坡附近及坑塘的水边附近，总是以冒水翻砂的形式出现。在大多数情况下是成群发生的，一般称为砂沸。( 4) 第四类地层结构，具体应分析表层与下层层厚的关系。其一，若表层较薄而下层透水层较厚，易发生渗透变形。由于在堤外受水流冲刷作用，表层弱透水层被冲刷，使水直接进入下部透水层。导致上下游存在水位差时，堤内弱透水层下形成很高的承压水头，而弱透水层的薄弱处，土层将被顶穿，形成管涌。( 5) 第五类地层结构易于发生渗透变形现象。由于上下层均为透水层，这种情况下渗流在水平、垂直方向均容易产生。渗透系数较大导致渗流过程中的`水头损失较小，在上下游存在较大水头差时，渗透变形在此类地层中各个方向发生，破坏性也较大。( 6) 第六类地层结构中，透水层中承压水的存在是引起此类地基渗透变形的基本原因。当堤坝上下游发生水位差时，渗透水流在上游将由透水性较弱的地层过渡到透水性较强的地层去，在下游有一个相反的过渡。根据渗透水流折射的原理和模型试验的结果，当上层的透水性和厚度小于下层时，地下水在建筑物地基渗流过程中，渗透水流在上层中的运动接近于垂直的方向，在下层接近于水平的方向。在两层接触的分界面上发生水流的急剧折射。下层中的透水性强、坡降小，消耗水头很少，在下游逸出地方的剩余水头很大，且由于上下两层透水性相差很大，因而，产生承压水。( 7) 第七类地层结构的渗流特征也是源于承压水，承压水头主要发生在中间的透水层中，但产生承压水的主要原因是下层强透水层的存在。其渗流特征与( 6) 类差不多，所不同者是下层的渗透系数大，一般又很深厚，所以供水量大，变形的发展要更严重一些。相对来说，这种地层结构发生渗透变形现象更严重。( 8)第八类地层结构的渗透稳定性较差些。首先表层土是透水层对于抗渗是不利的，再者下层透水层土由于中间弱透水层的作用将产生一定的承压水头，在上下两透水层共同作用下发生渗透变形现象的可能性大大增加。
2. 对应的防治措施
防治灾害犹如看病抓药，要分析病理病因，对症下药如此方能取得好的效果。看病吃药因人而异，所以防制措施也应因地制宜，对于各种类型的地层结构，我们应采取相对应的防治措施。具体措施如下:
( 1) 对于第一种情况，这种天然状态下满足渗透稳定性要求的地层特征，不需要进行工程防治。( 2) 对于第二种地层特征: 不宜采取上游防渗截流中的挖除，由于这种地层透水层厚度大采取挖除技术困难、成本高，不合理; 透水层较厚，也不宜采用防渗墙方案，此时，可在堤外铺填粘土铺盖。( 3) 根据上述分析，第三种地层结构的坝后坝脚处易发生危险，应采取对坝后加强防治。设置排水沟，作反滤盖重。( 4) 第四种情况的堤基，若透水层较浅且透水层中的颗粒较小时可采用垂直铺塑法进行堤基防渗。若透水层较厚，则不宜采用防渗墙方案。此时，可在堤外铺填粘土铺盖。( 5) 对于第五类地层结构，透水层较厚，也不宜采用防渗墙方案，此时，可在堤外铺填粘土铺盖。( 6) 对于第六类地层结构，透水层下部有相对弱透水层可作为防渗依托层，一般采用半封闭式防渗墙，若透水层较浅且透水层中的颗粒较小时可采用垂直铺塑法进行堤基防渗。( 7) 对于第七类地层结构，透水层较厚，则不宜采用防渗墙方案，因为采用全封闭式防渗墙，成本较高，而且施工难度大，若采用悬挂式防渗墙，则防渗效果较差。此时，可在堤外反滤盖重。( 8) 对于第八类地层结构，宜采用垂直截渗和盖重压渗相结合的方法。
3. 结论
( 1) 提出对堤基地层结构的分类，根据地层渗透性的不同组合共分成八个类别; ( 2) 分析各类地层结构对渗透变形的影响，以及各地层结构组合产生的不同渗透效应; ( 3) 针对各种地层结构分析相应防治措施。