土石坝的防渗和灌浆方法及效果

现仅以均质土坝和宽心墙坝为例。在此种坝中，一方面有由坝体渗漏引起的作用在坝体或心墙内的孔隙水压力，另外还有由地基渗漏引起的作用在地基内的孔隙水压力（亦称扬压力）。这两种压力，可以互相替补，在某种程度上决定着渗流的方向。有下列三种状态。

（1）坝体内的压力与地基内的压力相等——最好。这时，坝体和地基内的渗流各行其道，分别流往下游。

（2）坝体内的压力略高于地基内的压力——较好。这时，坝体内有一小部分渗流串入地基，有利于坝体浸润线的降低。

（3）地基内的压力高于坝体内的压力——不好。这时，地基内的部分渗流串入坝体，不但会使坝体浸润线升高，如渗流量很大，还会使坝体受到冲刷。

在自然条件下，坝体（或心墙）内的孔隙水压力，一般是，在上游坡脚处为上游水深，在下游坡脚处为下游水深，中间各点近似直线变化，如图4-5中Ⅰ线所示。此即坝体浸润线。

地基内的孔隙水压力，在坝体或心墙的上游坡脚处亦为上游水深，但是往后的分布则较为复杂。它取决于防渗帷幕的位置及其透水性大小，坝体或心墙后面地基的排水条件等。如果在后面被一层弱透水材料所阻隔，就会在坝体或心墙底下形成很高的压力区（图4-4Ⅱ线所示），出现第（3）种状态。对此，必须采取措施，使水能够顺利排出。假定这一条件是满足的，则往后的压力分布就取决于帷幕的位置及其透水性。

图4-4　均质土坝或宽心墙坝中孔隙水压力分布

Ⅰ—坝体内的水压力分布；Ⅱ—坝基内的（表面被一层弱透水材料覆盖）水压力分布

在图4-5中示出了具有90%降压效率的帷幕，分别设在心墙中心线上、上游1/3、2/3处三种情况的压力分布。可以看出，帷幕愈靠近上游，地基内压力超过心墙内压力的作用范围愈小。(www.xing528.com)

图4-5　具有90%降压效果的帷幕设在不同位置时的水压力分布

（a）帷幕在中心线上；（b）帷幕在上游1/3；（c）帷幕在上游2/3
Ⅰ—坝体内水压力；Ⅱ—坝基内水压力

图4-6　设在上游1/3处的帷幕，具有不同降压效率的压力分布

（a）90%；（b）75%；（c）33%
Ⅰ—坝体内水压力；Ⅱ—坝基内水压力

在图4-6中示出了都设在上游1/3处（通常位置）的帷幕，其降压效率分别为90%、75%、33%三种情况的压力分布。可以看出，帷幕的降压效率愈低，则地基与心墙内的压力差愈小；当帷幕效率为33%时已接近一致。33%是个什么情况呢？它相当于帷幕不起任何降压效果，只依靠渗径长度损失水头。凡是效率超过33%的帷幕，在帷幕后面，地基内的压力就要低于心墙内的压力，帷幕效率愈高，低得愈多。这时心墙内的部分渗流将串入坝基。如果心墙内有裂缝，渗量很大，则可能会将心墙粘土带入坝基。为防止此种现象的发生，通常需要采用表面灌浆、喷浆等办法封闭岩面，或考虑设置垫层予以保护。

从以上的分析中可以得到如下启示：①就帷幕的合理位置而言，帷幕的防渗标准愈高（如防渗墙），愈应该往上游布置，同时应采取某种措施对幕后的岩面加以处理；②如果地基的渗流量不会很大，最好不做帷幕（包括防渗墙）；如果要做，则应当允许产生部分渗流（即帷幕的降压效率要低），以省掉对基岩面的封闭处理。