散粒状地层特征和防护重点

这里所说的散粒状地层，是指在最近一个地质年代“第四纪”里由冰川、风、水、滑坡等自然力作用下，将异地的岩石风化碎屑物移到另一地而形成的散粒状沉积物，一般统称谓（基岩的）覆盖层。此外，还包括人工填筑的土、砂、砾石层。

此类物质，因较松软，不但力学强度较低，压缩性较大，而且透水性较强，容易受到水的冲蚀破坏。作为堤、坝地基，应从两个方面防止渗流引起的问题：一是因集中的渗流量太大，导致对地基及堤、坝土的冲刷破坏；二是因内部孔隙水压力和水的出逸梯度太高，导致对沙性土的管涌和液化破坏。

很大的集中渗流，主要发生在坡度较陡的山区河段上，由洪水搬运而形成的主要由粗大颗粒组成的洪积层中；在平缓的平原河段上较为少见，除非在此种地层中有人为的或其他动物盗通的洞穴存在或填筑的质量很差。而管涌和液化破坏，则有可能在一切由细颗粒组成的砂层中发生。

散粒状地层的透水性，取决于地层物料的颗粒大小、级配状况及其紧密程度。并非所有的覆盖层都会产生大的漏水。以下情况就不会产生大的漏水：

在主要由极细颗粒（例如粘土）组成的地层中，在每个颗粒的表面包裹着一层高粘滞性结合水膜，使绝大部分本来互相连通的孔隙成为“死端孔隙”或“盲孔隙”。有时尽管其孔隙率很大，但实际上是不透水的。

在粗大的颗粒之间若依次被较小颗粒充填密实，成为级配良好的土砂砾石（或卵石）层，其透水性将大大减小，成为相对不透水层。

实践经验表明，应将防渗重点放在那些浅层的离堤、坝底面较近的透水性较大的层区上。那些很深的离底面很远的层区，即使从物料构成分析或由试验得出其透水性较大，它既不会导致严重漏水，也不致造成管涌破坏。这可以从覆盖层的特点作出解释。(www.xing528.com)

绝大多数的深厚覆盖层都是经过多次沉积演变而成的。每一次沉积，因动力条件和物料的来源不同，使得每一层的成分和波及范围都不尽相同。这就造成了深厚覆盖层的成层性、不均质性和各向异性。粒径相同，埋在深部的，因沉积时间早，承受的压力大，因而一般都较为密实，透水性较小。处在上部的层区，既可能是一层会发生一定漏水的透水层，但同时又是它下一层的防护层；其透水性越小、越厚、波及的范围越大，它所起的防护作用也就越大。这样，要在很深的层区中发生渗漏，水就要绕到它的边缘，或者垂直地往返两次穿过比它的实际厚度大得多的“等效厚度”，结果阻力大大增加，渗径大大延长，渗流梯度大大降低，渗流量将大大减小。除非上部层区被某种力量所击穿，否则，到了某一深度以后，其所产生的渗流量即可小到忽略不计了。

有一实例可证明上述作用。唐山市附近邱庄水库，28m高的均质土坝建在厚20～40m的大部分为砂砾、卵石构成的覆盖层上，其渗透系数K为（0.7～5）×10cm/s，属强透水层。下伏基岩为硅质灰岩，裂隙发育，且有溶蚀现象，Lu值达100左右，亦是强透水层。原来只在坝前做有200m长的粘土铺盖。1960年初次蓄水即发现坝基渗漏严重，达1.6m3/s，且坝后有管涌迹象。后于1981～1983年自坝顶穿过坝体和覆盖层直达基岩做了一道厚0.8m的混凝土防渗墙，遂使渗漏量减小到0.0055m3/s，降幅达98%，且渗水变清，现已正常运行20年。原计划还要在防渗墙下做帷幕灌浆，已自行取消。

覆盖层的沉积规律，通常使颗粒最大的一面平行于水平面，而使它在水平方向的透水性大于它在垂直方向的透水性。就中细砂而言，有研究资料指出，二者的比值有时高达40以上。

在两相邻沉积层之间，一般都有一层两种物料相混合的“过渡层”。这种由地下水长期活动和压实作用而形成的“过渡层”，具有阻止下一层物料向上一层穿过的功能。因此，由许多分层构成的巨厚沉积层本身就是一个能起良好保护作用的天然“反滤层”和盖重层。要在它下面发生管涌破坏几乎是不可能的。至今尚未见到过有因深层发生管涌而招致堤坝损坏的实例。

由此可以得出结论：真正需要作堵漏和降压处理的，只限于那些透水性较大的浅部层区。