混凝土及砌石坝渗流观测资料分析

工种培训包——水工监测工裂缝观测资料分析2014.0912目录3一、坝基扬压力观测资料整理分析混凝土及砌石坝基础面上的扬压力，是指下游水位作用在建筑物底部的向上的浮托力与在上、下游水位差作用下，水从基底自上游向下游渗透产生，作用在坝底的向上的渗透压力之合力。坝基扬压力观测资料整理分析基础扬压力是作用在坝底部的一个重要荷载，它对坝的稳定、应力、变形都有明显的影响。一座高百米左右的重力坝，每1m宽的坝底可能有10000KN以上的扬压力向上作用，其值可相当坝体重量的20%左右。整理分析扬压力资料，对于验算大坝稳定，监视坝基渗透情况，了解坝基帷幕防渗和排水系统的工作效能，都有着重大的意义。坝基扬压力观测资料整理分析（1）扬压水位Zi的计算。（2）扬压水柱hi和渗压水柱hi。（3）扬压系数和渗压系数。（4）坝基扬压力。（一）扬压力实测成果的整理及计算研究扬压力随时间发展变化的情况，绘制和分析过程线，是一种常用的方法。扬压力过程以时间为横坐标，扬压值为纵坐标，将测值点据连线绘成。为了便于分析比较，通常把同一横断面（或纵断面）上各个测点的扬压值绘在一张图上，并同时绘有水库水位过程线，以便考察水位对扬压力的影响。（二）扬压力过程线扬压力随时间的变化，一般有下列特点：（1）随着库水位的涨落而升降。当库水位变幅远较下游水位变幅大时，扬压值主要受库水位影响，愈靠近上游的测点所受影响愈明显。当水库水位有年周期变化时，扬压过程线也呈周期变化。（二）扬压力过程线

（2）扬压水位的变幅，在坝底上游边缘处等于水库水位变幅（当坝前淤积严重时，可小于水库水位变幅），在坝的下游边缘处等于下游水位变幅。中间各点的扬压水位变幅一般均小于水库水位变幅，且愈靠下游愈小。

（3）扬压力观测同样存在“时间滞后”问题，只有当坝基渗透系数K>10-1~10-3cm/s时，则认为比较透水而忽略滞后时间的影响。否则就需考虑消除滞后时间的影响。（二）扬压力过程线常用的扬压分布图有两种：一种是纵向分布图，以顺坝轴方向的距离为横坐标，上标观测孔号或坝段号，纵坐标为扬压值，如扬压水位、扬压水柱或扬压系数；另一种是横向分布图，在坝的横断面以距离为横坐标，以扬压值为纵坐标。（三）扬压分布图最常用的扬压相关图是扬压值与库水位相关图，一般取库水位为纵坐标，扬压值为横坐标。以上为单孔的扬压相关图，通常还采用几组数据绘在一张图上以比较分析，如把同一测压横断面上几个测压管的扬压相关图绘在一起。（四）扬压相关图二、坝身扬压力资料的分析通过坝身孔隙形成的渗水压力叫坝身扬压力，或叫坝身孔隙水压力。坝体不管浇筑如何密实，实际上总有一定的透水性，在上游的长期作用下坝体也有渗透现象发生，其渗透系数可达A×10-3cm/s，坝身扬压力的存在使坝体压应力减小，对坝应力状态不利。一般原型观测基础扬压力外，也可用埋在把体内的渗压计观测坝身扬压力。整理及分析坝身扬压力观测资料，对于了解坝体混凝土质量和掌握渗透对坝的影响，都是很有意义的。（一）坝身扬压力的概念（1）均匀渗透

当坝体混凝土质量好，密实均匀，接缝都做了防渗处理，工作正常时，水只通过微细孔隙入渗，这种细小孔隙包括由于水化作用而蒸发产生的空隙，拌和混凝土时渗入的少量空气；混凝土骨料级配中存在的少量空隙；因温度应力、局部应力存在的缝隙。（2）不均匀渗透当坝体混凝土质量不良时，存在若干张开的贯穿裂缝。（二）影响因素的分析和对待坝基扬压值一样，通常也通过绘制坝身扬压力的过程线、相关线和分布图，来认识扬压力的状况，分析其规律。各种图的绘制方法与坝基扬压力相类似。根据国内外一些坝的实测资料，坝身扬压力的变化和分布有下列特点：（1）坝内各点扬压力值随库水位涨落而升降。当水库水位有年度周期时，坝身扬压力变化也有年周期。（三）坝身扬压力的定性分析（2）坝身扬压力变化通常滞后于库水位变化。（3）靠近上游侧的扬压力变化受混凝土温度变化的影响。冬季混凝土温度低，裂隙张开大，夏季则相反，混凝土温度高，裂隙小，空隙压力也小。（4）在横向分布上，坝体孔隙水压力的数值与年变幅随着测点到上游距离的增加而减小。（三）坝身扬压力的定性分析三、混凝土及砌石坝渗透资料分析坝的漏水通常有下列几部分：（1）从上游坝面渗入坝体，经坝体排水管排出的漏水。（2）经过基岩与坝体接触面以及透过基岩并绕过或穿过帷幕渗漏，再经坝基排水孔涌出的漏水。（3）沿防渗处理不佳的横缝、水平浇筑缝以及与上游坝面串通的裂隙入渗，并从廊道或下游坝面渗出的漏水。（4）绕过坝底防、排水设施，从基岩排向下游的漏水（5）绕过坝的两端，由岸坡岩石渗向下游的漏水。（一）坝的渗透途径（1）漏水量随库水位的升降而增减，以年度为周期变化。（2）漏水和混凝土（岩石）温度状况有关。温度低时裂隙张大，漏量加大，也呈年周期变化。（3）坝面漏水受坝面干湿交替的影响。当入渗裂缝处于坝体上部，高水位时被淹没，低水位时暴漏于大气中，混凝土裂隙长期处于干燥状态开裂较宽，故水位从低水位上升过程中漏水量比下降期漏水量大。（二）渗漏量影响因素的定性分析与土石坝渗流量观测资料分析相类似，也可采用对比法、相关分析法及化引流量分析法。若渗透量以坝基有压渗流为主时，可以引用化引流量qf表示渗流场的变化状态。若坝身渗水量不能忽略，qf