土工合成材料加固防洪堤對溢流侵蝕影響研究

章瑜

（塔里木河流域干流管理局，新疆 庫爾勒 841000）

0 引言

在設(shè)計(jì)河堤時(shí)，主要考慮的是如何防止一定水位下的沖刷、滲漏及地震帶來的破壞。但實(shí)際上，在高水位情況下，如果遭遇特大洪水、海嘯或風(fēng)暴潮，堤壩有時(shí)會(huì)面臨決堤的風(fēng)險(xiǎn)[1，2]。為了增強(qiáng)壩體的防滲能力，通常會(huì)選擇在壩體頂部或坡面使用混凝土面板，然而，這會(huì)增加壩體的自重，從而降低其抗震穩(wěn)定性。因此，研發(fā)一種新的加固技術(shù)來應(yīng)對河堤可能面臨的溢流侵蝕和地震風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。

土工合成加筋土（GRS）是一種創(chuàng)新技術(shù)，它通過直接將混凝土板與加筋土工格柵層相連接，顯著增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[3]。由于土工格柵展現(xiàn)出較好的抗拉性能，GRS 結(jié)構(gòu)在土石壩的抗震加固工程中得到了廣泛應(yīng)用[4]。然而，盡管GRS 在穩(wěn)定性方面表現(xiàn)出色，其防滲性能仍然是當(dāng)前需要解決的關(guān)鍵問題[5]。本文對GRS 堤壩進(jìn)行加固和防滲處理，并對其在各種條件下的抗溢流侵蝕的效果進(jìn)行了深入研究，此外，還探討了土工格柵層對堤壩入滲的影響。

1 研究方法

1.1 溢流實(shí)驗(yàn)

該研究在一個(gè)5.000 m×0.200 m×0.350 m（長×寬×高，下同）的明渠模型中對GRS 堤壩進(jìn)行溢流測試，如圖1 所示。通過壓實(shí)硅砂（硅砂平均粒徑為0.16 mm，最佳含水量Wopt為16.0%）形成高0.200 m、頂寬0.100 m、后坡度為1∶2 和1∶0.5 的模型堤壩。此次試驗(yàn)的模型比例設(shè)置為1∶25。根據(jù)Froude 相似準(zhǔn)則[6]，將堤壩的溢流深度設(shè)置為0.060 m。該實(shí)驗(yàn)的溢流流量Q為5.610×10-3m3/s，在該溢流深度下，假定原型堤壩崩塌需要50 min，根據(jù)Froude 相似準(zhǔn)則，將模型堤壩溢出時(shí)間定為10 min，并作為實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)溢流時(shí)間。……