混凝土及砌石壩滲流觀測資料分析

工種培訓(xùn)包——水工監(jiān)測工裂縫觀測資料分析2014.0912目錄3一、壩基揚(yáng)壓力觀測資料整理分析混凝土及砌石壩基礎(chǔ)面上的揚(yáng)壓力，是指下游水位作用在建筑物底部的向上的浮托力與在上、下游水位差作用下，水從基底自上游向下游滲透產(chǎn)生，作用在壩底的向上的滲透壓力之合力。壩基揚(yáng)壓力觀測資料整理分析基礎(chǔ)揚(yáng)壓力是作用在壩底部的一個(gè)重要荷載，它對(duì)壩的穩(wěn)定、應(yīng)力、變形都有明顯的影響。一座高百米左右的重力壩，每1m寬的壩底可能有10000KN以上的揚(yáng)壓力向上作用，其值可相當(dāng)壩體重量的20%左右。整理分析揚(yáng)壓力資料，對(duì)于驗(yàn)算大壩穩(wěn)定，監(jiān)視壩基滲透情況，了解壩基帷幕防滲和排水系統(tǒng)的工作效能，都有著重大的意義。壩基揚(yáng)壓力觀測資料整理分析（1）揚(yáng)壓水位Zi的計(jì)算。（2）揚(yáng)壓水柱hi和滲壓水柱hi。（3）揚(yáng)壓系數(shù)和滲壓系數(shù)。（4）壩基揚(yáng)壓力。（一）揚(yáng)壓力實(shí)測成果的整理及計(jì)算研究揚(yáng)壓力隨時(shí)間發(fā)展變化的情況，繪制和分析過程線，是一種常用的方法。揚(yáng)壓力過程以時(shí)間為橫坐標(biāo)，揚(yáng)壓值為縱坐標(biāo)，將測值點(diǎn)據(jù)連線繪成。為了便于分析比較，通常把同一橫斷面（或縱斷面）上各個(gè)測點(diǎn)的揚(yáng)壓值繪在一張圖上，并同時(shí)繪有水庫水位過程線，以便考察水位對(duì)揚(yáng)壓力的影響。（二）揚(yáng)壓力過程線揚(yáng)壓力隨時(shí)間的變化，一般有下列特點(diǎn)：（1）隨著庫水位的漲落而升降。當(dāng)庫水位變幅遠(yuǎn)較下游水位變幅大時(shí)，揚(yáng)壓值主要受庫水位影響，愈靠近上游的測點(diǎn)所受影響愈明顯。當(dāng)水庫水位有年周期變化時(shí)，揚(yáng)壓過程線也呈周期變化。（二）揚(yáng)壓力過程線

（2）揚(yáng)壓水位的變幅，在壩底上游邊緣處等于水庫水位變幅（當(dāng)壩前淤積嚴(yán)重時(shí)，可小于水庫水位變幅），在壩的下游邊緣處等于下游水位變幅。中間各點(diǎn)的揚(yáng)壓水位變幅一般均小于水庫水位變幅，且愈靠下游愈小。

（3）揚(yáng)壓力觀測同樣存在“時(shí)間滯后”問題，只有當(dāng)壩基滲透系數(shù)K>10-1~10-3cm/s時(shí)，則認(rèn)為比較透水而忽略滯后時(shí)間的影響。否則就需考慮消除滯后時(shí)間的影響。（二）揚(yáng)壓力過程線常用的揚(yáng)壓分布圖有兩種：一種是縱向分布圖，以順壩軸方向的距離為橫坐標(biāo)，上標(biāo)觀測孔號(hào)或壩段號(hào)，縱坐標(biāo)為揚(yáng)壓值，如揚(yáng)壓水位、揚(yáng)壓水柱或揚(yáng)壓系數(shù)；另一種是橫向分布圖，在壩的橫斷面以距離為橫坐標(biāo)，以揚(yáng)壓值為縱坐標(biāo)。（三）揚(yáng)壓分布圖最常用的揚(yáng)壓相關(guān)圖是揚(yáng)壓值與庫水位相關(guān)圖，一般取庫水位為縱坐標(biāo)，揚(yáng)壓值為橫坐標(biāo)。以上為單孔的揚(yáng)壓相關(guān)圖，通常還采用幾組數(shù)據(jù)繪在一張圖上以比較分析，如把同一測壓橫斷面上幾個(gè)測壓管的揚(yáng)壓相關(guān)圖繪在一起。（四）揚(yáng)壓相關(guān)圖二、壩身揚(yáng)壓力資料的分析通過壩身孔隙形成的滲水壓力叫壩身揚(yáng)壓力，或叫壩身孔隙水壓力。壩體不管澆筑如何密實(shí)，實(shí)際上總有一定的透水性，在上游的長期作用下壩體也有滲透現(xiàn)象發(fā)生，其滲透系數(shù)可達(dá)A×10-3cm/s，壩身揚(yáng)壓力的存在使壩體壓應(yīng)力減小，對(duì)壩應(yīng)力狀態(tài)不利。一般原型觀測基礎(chǔ)揚(yáng)壓力外，也可用埋在把體內(nèi)的滲壓計(jì)觀測壩身揚(yáng)壓力。整理及分析壩身揚(yáng)壓力觀測資料，對(duì)于了解壩體混凝土質(zhì)量和掌握滲透對(duì)壩的影響，都是很有意義的。（一）壩身揚(yáng)壓力的概念（1）均勻滲透

當(dāng)壩體混凝土質(zhì)量好，密實(shí)均勻，接縫都做了防滲處理，工作正常時(shí)，水只通過微細(xì)孔隙入滲，這種細(xì)小孔隙包括由于水化作用而蒸發(fā)產(chǎn)生的空隙，拌和混凝土?xí)r滲入的少量空氣；混凝土骨料級(jí)配中存在的少量空隙；因溫度應(yīng)力、局部應(yīng)力存在的縫隙。（2）不均勻滲透當(dāng)壩體混凝土質(zhì)量不良時(shí)，存在若干張開的貫穿裂縫。（二）影響因素的分析和對(duì)待壩基揚(yáng)壓值一樣，通常也通過繪制壩身揚(yáng)壓力的過程線、相關(guān)線和分布圖，來認(rèn)識(shí)揚(yáng)壓力的狀況，分析其規(guī)律。各種圖的繪制方法與壩基揚(yáng)壓力相類似。根據(jù)國內(nèi)外一些壩的實(shí)測資料，壩身揚(yáng)壓力的變化和分布有下列特點(diǎn)：（1）壩內(nèi)各點(diǎn)揚(yáng)壓力值隨庫水位漲落而升降。當(dāng)水庫水位有年度周期時(shí)，壩身揚(yáng)壓力變化也有年周期。（三）壩身揚(yáng)壓力的定性分析（2）壩身揚(yáng)壓力變化通常滯后于庫水位變化。（3）靠近上游側(cè)的揚(yáng)壓力變化受混凝土溫度變化的影響。冬季混凝土溫度低，裂隙張開大，夏季則相反，混凝土溫度高，裂隙小，空隙壓力也小。（4）在橫向分布上，壩體孔隙水壓力的數(shù)值與年變幅隨著測點(diǎn)到上游距離的增加而減小。（三）壩身揚(yáng)壓力的定性分析三、混凝土及砌石壩滲透資料分析壩的漏水通常有下列幾部分：（1）從上游壩面滲入壩體，經(jīng)壩體排水管排出的漏水。（2）經(jīng)過基巖與壩體接觸面以及透過基巖并繞過或穿過帷幕滲漏，再經(jīng)壩基排水孔涌出的漏水。（3）沿防滲處理不佳的橫縫、水平澆筑縫以及與上游壩面串通的裂隙入滲，并從廊道或下游壩面滲出的漏水。（4）繞過壩底防、排水設(shè)施，從基巖排向下游的漏水（5）繞過壩的兩端，由岸坡巖石滲向下游的漏水。（一）壩的滲透途徑（1）漏水量隨庫水位的升降而增減，以年度為周期變化。（2）漏水和混凝土（巖石）溫度狀況有關(guān)。溫度低時(shí)裂隙張大，漏量加大，也呈年周期變化。（3）壩面漏水受壩面干濕交替的影響。當(dāng)入滲裂縫處于壩體上部，高水位時(shí)被淹沒，低水位時(shí)暴漏于大氣中，混凝土裂隙長期處于干燥狀態(tài)開裂較寬，故水位從低水位上升過程中漏水量比下降期漏水量大。（二）滲漏量影響因素的定性分析與土石壩滲流量觀測資料分析相類似，也可采用對(duì)比法、相關(guān)分析法及化引流量分析法。若滲透量以壩基有壓滲流為主時(shí)，可以引用化引流量qf表示滲流場的變化狀態(tài)。若壩身滲水量不能忽略，qf