在土石坝上量测孔隙水压力的目的,是要测定坝体内浸润线的位置和坝基内渗水压力的大小,以评价大坝的工作状况与稳定性。坝体内浸润线的位置是大坝工作状况的最重要指标之一。如果浸润线高于设计值,或渗水从下游坝坡溢出,说明大坝工作状况不佳。它的直接后果,可能会引起滑坡,或大坝溃决。如果坝基内水压力大大超过了设计标准,则说明防渗设施工作得不好,需要予以改善。
土石坝底部较宽,地基应力较小,因而一般不需要过多地降低坝基扬压力(即水压力)。如果降得太低,反而会加大水力坡降,可能会对软土造成管涌。但是,如果过高,坝基内的渗水将会串入坝体,促使坝体浸润线抬高,还可能造成土砂液化,促使整体下滑,因而也是不好的。当此种问题出现时,一般是因在下游坝趾处存在着表部阻水层妨碍排水,应考虑作垂直深层排水或减压井进行排水。
坝体内浸润线的位置和坝基中的水压力,可以利用埋设在具有代表性横断面上和选定位置上的测压管或渗压计进行量测。
一个坝的测压点数量和布置,应根据具体情况来确定,以保证能对大坝进行安全监测,又尽量使测压点少一些为原则。在宽河谷、长大坝上,测压断面之间的距离通常为200~300m;窄河谷内建造的短坝,一般为50~100m。至少要有一个断面通过河床最高坝段。在均质坝中,从上游水边线到下游坝址应均匀布置。在非均质坝中,应在防渗体内及透水性较小的下游支撑体内埋设测压点,而在透水性大的支撑体(如堆石体)内则不必埋设。
在有防渗帷幕和排水设施的情况下,在其下游应重点进行测压,以了解其工作状态。量测坝基内渗水压力的测压点,可布置在与坝体测压点同一个断面上,甚至同一个孔内,只是需将其深度达到预定的位置,做成类似图5-2的型式。(www.xing528.com)
在土石坝上设置测压管,一般是在坝体全部建成以后用钻孔法建造,其型式也与前述基岩中的测压管基本相同。只是它必须在通过坝体和覆盖层的部位设置护壁管,防止淤塞反滤层和进水花管。为埋设测压管所做的钻孔,直径一般需在150mm以上,多用“跟管”法钻进。钻孔完成以后,再下入侧压管及反滤料,最后将“跟管”拔出,回填封闭料(粘土)。
若是采用渗压计(亦称孔隙压力仪),可在筑坝过程中埋设,也可在筑坝后在钻孔中置入。巴基斯坦在曼格拉(Mangla)高1384m的斜心墙土石坝上,埋入坝基中的电测渗压计,采用钻孔埋设法,在钻孔底部填厚15cm反滤料。在砂岩层中,反滤料粗些;在粘土岩层中,反滤料细些。测头埋入后,仍需用足够的反滤料封闭,之后即可封孔。在地下水位以下,用捣实的膨润土封孔,封厚91cm。在地下水位以上,用名叫Polythixon的聚合物封孔,厚30cm。最后用反滤料或水泥砂浆回填。埋设过程中经常检验钻孔情况并测记渗压仪读数。
应尽量选用电测试的渗压计。它操作简便,并且能实行自动化数据采集。当今技术的发展,要求对监测设备实行自动化管理。在法国大屋坝上埋设的115支渗压计,都是电测试的。
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