黃智 陳雷

摘 要：隨著社會的發(fā)展，經(jīng)濟的不斷加強，水利工程越來越多。大壩的興建越來越受到關(guān)注。石壩可以起到很好的截流作用，但是下閘蓄水后大壩的滲流量會隨著水位的不斷上升而增大。文章分析了可能引起大壩滲流的多種因素，利用監(jiān)測手段對大壩滲流進(jìn)行量測，采用傳統(tǒng)知識手段分析大壩滲流對水電站可能造成的影響，進(jìn)而對大壩的安全性作出可靠分析，提前采取防治措施，使大壩能夠安全健康地為人民生活生產(chǎn)服務(wù)，減少自然災(zāi)害發(fā)生的同時，合理利用并保護(hù)水資源。

關(guān)鍵詞：石壩；監(jiān)測；滲流量；孔隙水壓力計；滲透壓力

中圖分類號：TV223.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）16-0042-02

Abstract： With the development of society and the strengthening of economy， water conservancy projects are more and more. More and more attention has been paid to the construction of the dam. Rock dams can play a good role in the closure of the flow， but the dam seepage flow will increase with the rising of water level after the sluice impoundment. This paper analyzes many factors that may cause seepage flow of dams， measures seepage flow of dams by means of monitoring， analyzes the possible influence of seepage flow on hydropower stations by traditional knowledge means， and then makes a reliable analysis on the safety of dams. Thus it takes preventive measures in advance so that the dam can safely and healthily serve the people's life and production， and reduce the occurrence of natural disasters， reasonable use and protection of water resources.

Keywords： rock dam； monitoring； seepage flow； pore water pressure gauge； osmotic pressure

引言

大壩從結(jié)構(gòu)上來講都是雄偉高大的，在水利工程中，起到一個很好的攔水閘的作用。大壩一般容量巨大，構(gòu)造堅固，是很好的蓄水池，雖然在建設(shè)過程中很謹(jǐn)慎，但是如果不人為的加以保護(hù)，還是會抵不住自然力量的侵襲。在水電站蓄水過程中，大壩的滲透量隨著水位的升高而增加，蓄水中夾雜大量的泥沙會對壩體產(chǎn)生很大的沖擊壓力，這就要求大壩建設(shè)過程中既要滿足強度的要求，還要有足夠大的容量，才能對汛期河水的漲幅有足夠的調(diào)控能力，將水庫內(nèi)的水進(jìn)行安全蓄存，保證人民的生命財產(chǎn)不受到侵害。本文就幾種大壩滲透的影響因素進(jìn)行分析，希望業(yè)內(nèi)人士能夠做到提前預(yù)防，起到警示的作用。

1 壩體遭受破壞引起的滲透

大壩在使用過程中，由于受著內(nèi)外兩方面的壓力作用，壩體很容易遭受破壞。同時壩體時刻還會受到地面的壓力作用，施加作用力的主體主要是泥沙和砂礫，經(jīng)過大水的沖擊，水流夾雜著泥沙和砂礫移動，發(fā)生水土流失，壩體遭到破壞，由于失去土壤保護(hù)，壩體周圍土壤就會滲透加重，大壩因此會逐漸發(fā)生變形和位移，危險程度日益加劇。加之面板應(yīng)力水平較低，各個位置的接觸會使大壩進(jìn)行移動，這種力量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于止水結(jié)構(gòu)的抗變形能力。還有常年使用后發(fā)生風(fēng)化、以及周圍生物的侵襲，自然的侵襲等造成的壩體損壞，當(dāng)雨季來臨之時，洪水的泛濫，大量河水對壩體的強烈沖擊，不斷侵蝕等，都會使大壩造成嚴(yán)重危害，這無疑給整個生態(tài)環(huán)境和人民生活帶來嚴(yán)重的安全隱患。我們必須采取措施對壩體破壞程度，滲透量進(jìn)行監(jiān)測，及時補救，修復(fù)。下面就是我們針對某一壩體所做的監(jiān)測：首先我們沿防滲面板周圍布設(shè)11支孔隙水壓力計。經(jīng)過測試有5支（編號1-5）有明顯的滲透水頭，在河床部位及其附近的3支（編號6、7、8）測得壩下最高水位為1291.1～1292.6，數(shù)據(jù)較為一致；兩岸趾板轉(zhuǎn)角處的2支（編號9、10）孔隙水壓力計埋設(shè)高程分別是1300.000和1320.250，最高滲透壓力分別為3.100m和3.667m（對應(yīng)水位為1303.100m和1323.927m）。從9號滲透壓力隨水庫水位升高而增大，之后又減小的情況可以判斷，這應(yīng)該與周邊縫止水結(jié)構(gòu)和上游鋪蓋料的自愈作用有關(guān)系。隨著水庫水位不斷升高，9號滲透壓力又增大，但沒有超過壓力值上限，且增大的趨勢很顯然小于水庫水位的變化。而編號10的滲透壓力變化情況與編號9基本無差別。根據(jù)此兩處的觀測結(jié)果，可以判斷出此兩處滲透量不是很大，且接縫止水結(jié)構(gòu)的自愈能力正在發(fā)揮作用。

通過定期的監(jiān)測，我們收集數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，經(jīng)過細(xì)致計算后很容易掌握大壩的結(jié)構(gòu)是否工作正常，大壩的細(xì)節(jié)構(gòu)成是否起到了應(yīng)有的作用，提前將大壩的不穩(wěn)定狀態(tài)掌握，扼殺在搖籃中，將潛在的危險排除掉。通過提前預(yù)防修補，解決滲漏問題，使大壩脫離危險之中，避免發(fā)生更大、更嚴(yán)重的危害，保護(hù)國家及人民的生命財產(chǎn)安全。

2 關(guān)注容易集中發(fā)生滲透的地形

在地質(zhì)條件復(fù)雜的地方進(jìn)行施工要特別注意。越是地形崎嶇，地貌比較復(fù)雜的地區(qū)，修建一個容量大的大壩顯得尤為必要，一定會發(fā)揮很好的蓄水作用。

由于構(gòu)造發(fā)育比較奇特，這里不同于一般的建設(shè)大壩的地方。某工程處在一個非常大的斷層結(jié)構(gòu)，在此地形上建造大壩很容易引起地殼運動，甚至?xí)鸬卣?，這就對我們的技術(shù)人員提出更高的要求，克服地形地貌等困難因素，找到解決的辦法途徑。技術(shù)人員通過觀察發(fā)現(xiàn)：F32斷層在本工程所在地十分常見，通過河床趾板，斷層上的碎石很容易就影響到周圍其他地區(qū)，甚至可能會造成人員的傷亡，而斷層的透水率也相當(dāng)高，是比較嚴(yán)重的透水地帶。此項工程是一個極大的挑戰(zhàn)，這個建筑不僅是一個起著蓄水作用的水利工程，更是一個保障人民生命財產(chǎn)安全的工程。

我們的監(jiān)測人員根據(jù)監(jiān)測方案，在F32斷層位置布置3支滲壓計，靠近趾板帷幕灌漿中心線下游一側(cè)，編號分別為P-1-01、P-1-02、P-1-03，其中P-1-01的滲透壓力與水庫水位變化同步，且低于水庫水位，和附近測點的水位都能保持一致，而編號為P-1-02和P-1-03的兩支滲壓計顯示的滲透壓力雖與水庫水位同步變化，但漲幅卻稍稍低于庫水位變化。而研究人員分析后得出結(jié)論：P-1-02、P-1-03這兩支孔隙水壓力計測得滲透壓力較高原因是因為其布設(shè)的位置在距離趾板下游排帷幕灌漿孔不到兩米的同一個鉆孔之內(nèi)，鉆孔處于F32斷層影響范圍內(nèi)，巖體破碎，灌漿時吃漿量大，漿液擴散范圍比較廣，上游圍堰外力水頭作用，漿液向下游擴散范圍必定大于上游。另外 P-1-02和P-1-03兩支滲壓計與下游趾板末端布置于斷層處理蓋板表面的P-1-01滲壓計相距僅1.0m，且蓋板與趾板間接縫未設(shè)止水，但P-1-01孔隙水壓力計與壩基其他部位的孔隙水壓力計一樣，滲透壓力均較低，因此可以斷定P-1-02和P-1-03兩支孔隙水壓力計處于帷幕有效寬度范圍內(nèi)，所以才顯示出較高的滲透壓力水平。

3 大壩其他水流供給造成影響

建造前，勘察設(shè)計人員必須對擬修建大壩的地區(qū)進(jìn)行細(xì)致的調(diào)查和研究，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度去工作，不能有任何差錯，否則調(diào)查結(jié)果將會對大壩造成不可估量的影響。根據(jù)某工程建造地區(qū)分析如下：

工程處于亞歐大陸板塊，屬大陸性溫帶氣候類型，晝夜溫差比較大，一年四季氣候差異比較明顯，夏季氣溫溫和多雨，氣候濕潤；冬季寒冷干燥，降雪較多，地面經(jīng)常會積累厚厚的積雪，當(dāng)春天天氣變暖，融化的雪水慢慢滲透到地下，會積累很大的水量。來自大壩兩肩部位的分洪，下游的壩坡，以及降水量對量水堰測量的影響等，除了這些還有一些其他的自然原因也會對壩體造成影響。例如植被的人為破壞，土地資源的破壞，水土流失，地表植被越來越少，對水分吸收的也越來越少，使大量水分直接滲透到地下，這些滲流的水分經(jīng)過地層形成蓄水，一起構(gòu)成了大壩的滲水量。假如這些沒有被破壞，不受任何因素影響，就會很準(zhǔn)確的測量到水位，而大壩在降水前后就不會出現(xiàn)很大的水位變化，大壩也不會因此出現(xiàn)不正常狀態(tài)，也不會因為其他因素影響而遭受破壞。

根據(jù)目前情況分析，本工程所處位置河水水位較低，地下水位偏高，這就形成了地下水位高于河水水位的形式，地下水作為兩岸河水的供給源，持續(xù)不斷供給河水，保持水位穩(wěn)定。但由于尾水擋墻在中間的阻隔，量水堰上游的地下水補給也是通過量水堰排出，因此量水堰測的的數(shù)據(jù)就包含此部分補給水量，在測試過程中掌握了精確數(shù)據(jù)，測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度提高將有利于大壩健康正常使用，使使用年限更長久，并且在使用期內(nèi)保持一個健康安全的狀態(tài)。

4 設(shè)計缺陷造成的滲漏

從五六十年代到現(xiàn)在，很多水利工程大肆修建，我國各省市都陸續(xù)修建了很多群眾性水利工程，其豐功偉績也是有目共睹，但由于當(dāng)時對建筑行業(yè)的認(rèn)識有限，缺乏長遠(yuǎn)考慮，很多工程為了多快好省，都是邊設(shè)計，邊施工，或者是缺乏詳細(xì)的圖紙，按照經(jīng)驗進(jìn)行施工，難免會考慮不周，致使很多工程壩身過于單薄，壩面坡度太陡，部分水庫防滲斷面偏小等，有些水庫甚至未設(shè)置反濾措施等，從而導(dǎo)致大面積滲漏和散浸等問題出現(xiàn)。

5 防止?jié)B流變形和危害的工程措施

（1）滲流控制的原則?？刂茲B流要依據(jù)控制的目的和標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)工程要求和地質(zhì)條件合理確定，首先要充分掌握地質(zhì)勘探資料，然后參照類似工程的施工經(jīng)驗，擬定施工方案，確定施工工藝，排水措施要簡單可靠，便于施工和日常維護(hù)，并且以自流排水為主，還要考慮巖體滲透的穩(wěn)定性和帷幕、排水等的長期有效性。（2）防治滲流變形措施。防治滲流變形的措施主要從兩個原則入手：改變滲流的動力條件，使水力坡度減少到允許的程度，如延長滲流路徑、排水減壓等；改變巖土性質(zhì)，增加其抗?jié)B能力，如灌漿帷幕、充填混凝土等。為了減小揚壓力強度，可采用水平防滲、垂直防滲以及排水等措施。垂直防滲有水泥灌漿帷幕、混凝土防滲墻、高壓噴射帷幕、混凝土截水墻等；排水措施有水平排水、垂直排水、防滲層后壩身排水管等。

6 結(jié)束語

大壩滲流問題是個常見問題，尤其是運行年代比較長的大壩問題比較突出，應(yīng)該常抓不懈，大壩滲流問題解決好壞是決定堤防安全與否的關(guān)鍵所在，必須由各方共同努力，因此，在設(shè)計與施工中都必需嚴(yán)格抓住防滲措施的制定與落實，設(shè)計工作人員必須不斷結(jié)合實踐，完善與修改工程設(shè)計中的不足，提高水利工程防滲設(shè)計水平和質(zhì)量，為保障水利水電工程建設(shè)的安全性和耐久性奠定堅實基礎(chǔ)。施工人員也要嚴(yán)格按照設(shè)計進(jìn)行施工，及時發(fā)現(xiàn)問題與設(shè)計進(jìn)行溝通解決。通過防治后，健康的大壩內(nèi)，水質(zhì)清澈見底，沒有泥沙、沉淀、懸浮物質(zhì)，且滲透水比較集中，有極少的水往地面下滲透，所有的水都會在甬道里流動，水流穩(wěn)定，可控，這樣就保證了大壩基礎(chǔ)、壩肩、壩體的整體安全，不會因為滲透的原因?qū)⒋髩吻治g至毀。

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