混凝土及砌石壩滲流觀測資料分析

工種培訓包——水工監(jiān)測工裂縫觀測資料分析2014.0912目錄3一、壩基揚壓力觀測資料整理分析混凝土及砌石壩基礎面上的揚壓力，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。壩基揚壓力觀測資料整理分析基礎揚壓力是作用在壩底部的一個重要荷載，它對壩的穩(wěn)定、應力、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以上的揚壓力向上作用，其值可相當壩體重量的20%左右。整理分析揚壓力資料，對于驗算大壩穩(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。壩基揚壓力觀測資料整理分析（1）揚壓水位Zi的計算。（2）揚壓水柱hi和滲壓水柱hi。（3）揚壓系數(shù)和滲壓系數(shù)。（4）壩基揚壓力。（一）揚壓力實測成果的整理及計算研究揚壓力隨時間發(fā)展變化的情況，繪制和分析過程線，是一種常用的方法。揚壓力過程以時間為橫坐標，揚壓值為縱坐標，將測值點據(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）上各個測點的揚壓值繪在一張圖上，并同時繪有水庫水位過程線，以便考察水位對揚壓力的影響。（二）揚壓力過程線揚壓力隨時間的變化，一般有下列特點：（1）隨著庫水位的漲落而升降。當庫水位變幅遠較下游水位變幅大時，揚壓值主要受庫水位影響，愈靠近上游的測點所受影響愈明顯。當水庫水位有年周期變化時，揚壓過程線也呈周期變化。（二）揚壓力過程線

（2）揚壓水位的變幅，在壩底上游邊緣處等于水庫水位變幅（當壩前淤積嚴重時，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。中間各點的揚壓水位變幅一般均小于水庫水位變幅，且愈靠下游愈小。

（3）揚壓力觀測同樣存在“時間滯后”問題，只有當壩基滲透系數(shù)K>10-1~10-3cm/s時，則認為比較透水而忽略滯后時間的影響。否則就需考慮消除滯后時間的影響。（二）揚壓力過程線常用的揚壓分布圖有兩種：一種是縱向分布圖，以順壩軸方向的距離為橫坐標，上標觀測孔號或壩段號，縱坐標為揚壓值，如揚壓水位、揚壓水柱或揚壓系數(shù)；另一種是橫向分布圖，在壩的橫斷面以距離為橫坐標，以揚壓值為縱坐標。（三）揚壓分布圖最常用的揚壓相關(guān)圖是揚壓值與庫水位相關(guān)圖，一般取庫水位為縱坐標，揚壓值為橫坐標。以上為單孔的揚壓相關(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測壓管的揚壓相關(guān)圖繪在一起。（四）揚壓相關(guān)圖二、壩身揚壓力資料的分析通過壩身孔隙形成的滲水壓力叫壩身揚壓力，或叫壩身孔隙水壓力。壩體不管澆筑如何密實，實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A×10-3cm/s，壩身揚壓力的存在使壩體壓應力減小，對壩應力狀態(tài)不利。一般原型觀測基礎揚壓力外，也可用埋在把體內(nèi)的滲壓計觀測壩身揚壓力。整理及分析壩身揚壓力觀測資料，對于了解壩體混凝土質(zhì)量和掌握滲透對壩的影響，都是很有意義的。（一）壩身揚壓力的概念（1）均勻滲透

當壩體混凝土質(zhì)量好，密實均勻，接縫都做了防滲處理，工作正常時，水只通過微細孔隙入滲，這種細小孔隙包括由于水化作用而蒸發(fā)產(chǎn)生的空隙，拌和混凝土時滲入的少量空氣；混凝土骨料級配中存在的少量空隙；因溫度應力、局部應力存在的縫隙。（2）不均勻滲透當壩體混凝土質(zhì)量不良時，存在若干張開的貫穿裂縫。（二）影響因素的分析和對待壩基揚壓值一樣，通常也通過繪制壩身揚壓力的過程線、相關(guān)線和分布圖，來認識揚壓力的狀況，分析其規(guī)律。各種圖的繪制方法與壩基揚壓力相類似。根據(jù)國內(nèi)外一些壩的實測資料，壩身揚壓力的變化和分布有下列特點：（1）壩內(nèi)各點揚壓力值隨庫水位漲落而升降。當水庫水位有年度周期時，壩身揚壓力變化也有年周期。（三）壩身揚壓力的定性分析（2）壩身揚壓力變化通常滯后于庫水位變化。（3）靠近上游側(cè)的揚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到上游距離的增加而減小。（三）壩身揚壓力的定性分析三、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。當入滲裂縫處于壩體上部，高水位時被淹沒，低水位時暴漏于大氣中，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，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