雙層地基防滲措施在實際工程中的應用

2013-10-24 12:08:22蘇瑩瑩張慧麗

黑龍江水利科技 2013年1期

蘇瑩瑩，張慧麗

( 黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080)

1 概述

七臺河市位于黑龍江省三江平原東部的倭肯河中上游，是一座以煤炭工業為主的新興城市，本次工程建設的主要目的是防洪排澇，提高城市防洪標準，兼顧改善城區生態環境等。主要任務是在城區范圍內，實施倭肯河干流桃山水庫以下12.6 km干流河段的以防洪除澇為主要目標的綜合治理。其中雙層堤基堤段有9.3 km。

雙層結構堤基是指堤基表層弱透水層厚度在0.50 ～2.00 m，下部為粉土質砂、含細粒土砂、級配不良砂等，堤基中表層土透水性較弱，下部透水性較強，兩層的滲透系數之比＞100。

雙層堤基在全國普遍存在，堤基存在滲透穩定隱患。相對不透水的天然表土層受其底部剩余水頭作用，當其自重不足以抵抗所受的承壓水頭作用時便會被頂穿或隆起，將會產生流土或管涌等滲透破壞，需要做人工蓋重以平衡承壓水頭。

2 雙層地基的滲流計算

2.1 越流系數

圖1 雙層堤基計算簡圖

上游弱透水長度有限，按實際到主河槽或溝泡長度計算。上游弱透水長度有效長度Le計算公式為:

下游弱透水層長度按無限長計算，計算公式為:

式中:A 為越流系數; K1為弱透水層滲透系數，m/s;K0為透水層滲透系數，m/s;L 為上游弱透水層長度，m;T1為弱透水層深度，m; T0為透水層有效深度，m;有限深時可查地勘報告附圖，T 無限時，T0= (0.5～1.0) ( L +m1H1) ; H1為上游水頭，m;m1為上游邊坡;L 為上、下游水位水平段長，m。

2.2 弱透水層下承壓水頭計算

弱透水層下承壓水頭按下式進行計算

式中:H 為上游水頭，m; b 為堤防斷面底寬，m; Le 為有效長度，m。

設不同x 計算出不同弱透水層下承壓水頭h。各雙層地基堤段滲流計算結果見表1。

3 蓋重計算

3.1 蓋重長度計算

所謂蓋重是在堤壩下游原覆蓋層上加土設置的壓重層，以平衡下臥砂層剩余水頭的頂托力，防止流土沙沸等滲透破壞。雙層地基蓋重長度取決于弱透水層下承壓水頭的大小分布和弱透水土層的允許比降，黏性土弱透水層的允許比降取決于土質的密實情況。考慮弱透水層為原狀黏性土，黏性土垂直向上的臨界比降值通常可用太沙基公式計算，Jk≈1.0，取蓋重末端抗浮起穩定的安全系數1.5，則［J］=取γ' = 1;K 為安全系數，K對應的x 即為蓋重長度。