任务六 土石坝的渗流监测讲解

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1、 项目一 土石坝的监测与维护 水利水电建筑工程 任务六 土石坝渗流观测 水利水电建筑工程 异常渗流能引起土体渗透破坏或渗流量影响到蓄水兴利的渗 流。 正常渗流渗水从原有防渗排水设施渗出，其逸出坡降不大于允 许值，不会引起土体发生渗透破坏的渗流。 任务六 土石坝渗流观测 水利水电建筑工程 坝渗流监测的一般要求 （1）大坝渗流监测各项目应相应配合，并同时观测大坝上下游水 位、降雨量和大气温度等环境因素。 （2）土石坝浸润线和渗压的观测可采用测压管或渗压计。使用测 压管观测，成本低、操作简便，但存在时间滞后的问题，滞 后时间主要与坝料的渗透系数K有关。若K10-3cm/s，测压 管观测的时间滞后影响

2、可以忽略不计； 若10-5cm/sK10-4cm/s，则需考虑测压管滞后时间的 影响；若K10-6cm/s，由于滞后时间的影响比较显著，故不 宜用测压管进行观测。 任务六 土石坝渗流观测 水利水电建筑工程 坝渗流监测的一般要求 （3）使用渗压计监测渗流压力时，精度不得低于总量程的 5/1000。 （4）采用压力表量测测压管水头时，应估计管口可能产生的最大 压力值，选用量程合适的精密压力表，保证读数在1/32/3 量程范围内，同时，精度不能低于0.4级。 （5）渗流量通常采用体积法或量水堰进行监测。当采用水尺法量 测量水堰的堰顶水头时，精度不得低于1mm；采用量水堰水 位计或水位测针量测堰顶水头

3、时，精度不得低于0.1mm。 任务六 土石坝渗流观测 水利水电建筑工程 坝体渗水压力(浸润线)观测 测压管和渗压计的选择 1）上下游水位差小于2O m的坝、渗透系数K10-4cm/s的土 中、渗流压力变幅小或防渗体需监视裂缝的部位，宜采用测 压管。 2）上下游水位差大于2O m的坝、渗透系数K10-4cm/s的 土中、非稳定渗流的监测以及铺盖或斜墙底部接触面等不适 宜埋设测压管的部位，宜采用渗压计观测，其量程应与测点 实际可能出现的渗压相适应。 任务六 土石坝渗流观测 水利水电建筑工程 测点布置 选择有代表性、能反映主要渗流情况以及预计有可能出现异 常渗流的横断面，作为浸润线观测断面。横断面间

4、距一般为100 200m。对于一般大型和重要的中型水库，浸润线观测断面不 少于3个，一般中型水库应不少于2个。 坝体渗水压力(浸润线)观测 任务六 土石坝渗流观测 均质土坝 （有反滤坝趾）测压管布置 1测压管；2进水管段；3浸润线 ；4反滤坝趾 均质土坝 （有水平反滤层）测压管布置 1测压管；2进水管段；3浸润线 ；4水平反滤层 水利水电建筑工程 宽心墙坝测压管布置示意图 1测压管；2进水管段；3浸 润线；4反滤坝趾；5宽心墙 窄心墙坝测压管布置示意图 1测压管；2进水管段；3 浸润线；4反滤坝趾；5心墙 测点布置 坝体渗水压力(浸润线)观测 任务六 土石坝渗流观测 水利水电建筑工程 斜墙坝测

5、压管布置示意图 1测压管；2进水管段；3浸润线 ；4反滤坝趾；5斜墙 测点布置 坝体渗水压力(浸润线)观测 任务六 土石坝渗流观测 浸润线观测方法测压管法 单管式测压管 坝体渗水压力(浸润线)观测 任务六 土石坝渗流观测 测 压 管 透 水 管 进水滤土 导 管 与透水管管径 相同，一直引 出到预定的便 于观测的孔口 部位。 测压管水位的观测方法测深钟法 测压管水位高程 =管口高程 - 管口至水面高度 测深钟示意图 （单位：mm） 1吊索；2测深钟 浸润线观测方法测压管法 坝体渗水压力(浸润线)观测 任务六 土石坝渗流观测 测头构造示意图 1电线；2金属短棒；3电线头； 4隔电板；5电极 由测

6、头、指示器和吊尺组成。 测压管水位高程 =管口高程 - 管口至水面距离-测头入水 引起水面升高值 测压管水位的观测方法电测水位计法 浸润线观测方法测压管法 坝体渗水压力(浸润线)观测 任务六 土石坝渗流观测 水利水电建筑工程 浸润线观测方法渗压计法 振弦式渗压计 由三部分构成：压力感应部件，感应板及 引出电缆密封部件 振弦式渗压计埋设于坝体或基岩内，渗透 水压力自进水口经透水石作用在渗压计的弹性 膜片上，将引起弹性膜片的变形，并带动振弦 转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动 频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率， 频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出水 荷载的压力值，同时可同步测出埋设

7、点的温度 值。 坝体渗水压力(浸润线)观测 任务六 土石坝渗流观测 振弦式渗压计的一般计算公式为： 浸润线观测方法渗压计法 坝体渗水压力(浸润线)观测 任务六 土石坝渗流观测 水利水电建筑工程 测压管或渗压计观测 1.断面数一般不少于3个。渗压测点应沿渗流方向布置，每个观测 断面不少于 3个。 2.测点一般设在强透水层中。 3.防渗和排水设备的上下游都要安设测点，以了解防渗排水设施 的效果。 4.为掌握渗流出逸坡降及承压水作用情况，需在坝趾下游一定范 围内布置若干测点。 5.已经发生渗流变形的地方应在其四周临时增设测压管进行观 测。 坝基渗水压力的观测仪器和观测方法与坝体渗水压力观测 一样。测

8、压管的透水段和回填反滤料的长度宜小于1.0m。 坝体渗水压力(浸润线)观测 任务六 土石坝渗流观测 水利水电建筑工程 在均匀的沙砾层中具有水平防渗铺盖 的均质坝坝基测压管布置图 1测压管；2坝体；3滤水坝趾 ；4沙层；5铺盖 在均匀的沙砾层中具有粘土截渗墙 的土坝坝基测压管布置图 1测压管；2心墙；3滤水坝趾 ；4沙层；5沙壳；6铺盖 坝体渗水压力(浸润线)观测 任务六 土石坝渗流观测 测压管或渗压计观测 在均匀的沙砾石层中水平防渗铺盖下面 及截水墙上下游坝基测压管布置图 1测压管；2斜墙；3沙层；4铺 盖；5滤水坝趾；6沙壳 在均匀的沙砾石层中垂直防渗体靠上游 的土坝坝基测压管布置图 1测压

9、管；2斜墙；3混凝土防渗 墙；4沙层；5滤水坝趾 坝体渗水压力(浸润线)观测 任务六 土石坝渗流观测 测压管或渗压计观测 水利水电建筑工程 双层结构透水基中坝基测压管布置图 1测压管；2坝体；3相对弱透水层； 4粗沙；5基岩；6出水口 多层透水基中坝基测压管布置图 1测压管；2斜墙；3透水层；4 承压层；5不透水层 坝体渗水压力(浸润线)观测 任务六 土石坝渗流观测 测压管或渗压计观测 水利水电建筑工程 绕坝渗流观测 绕坝渗流观测的原理和方法与坝体、坝基渗流观测相同，一般 采用测压管或渗压计进行观测，测压管和渗压计应埋设于死水位或 筑坝前的地下水位之下。绕坝渗流的一般规定如下： （1）绕坝渗流

10、监测的测点应根据枢纽布置、河谷地形、渗控措施 和坝肩岩土体的渗透特性进行布置。 （2）绕坝监测断面宜沿着渗流方向或渗流较集中的透水层（带） 布置，数量一般23个，每个监测断面上布设34条观测铅直线（ 含渗流出口）。 （3）土工建筑物与刚性建筑物接合部的绕渗观测，应在对渗流起 控制作用的接触轮廓线出设置观测铅直线，沿接触面不同高程布设 观测点。 （4）岸坡防渗齿槽和灌浆帷幕的上下游侧应各设1个观测点。 任务六 土石坝渗流观测 水利水电建筑工程 渗流量观测（非常重要） 渗流量观测必须与上、下游水位以及其他渗透观测项目配 合进行。 土石坝渗流量观测要与浸润线观测、坝基渗水压力观测同 时进行。混凝土石

11、坝和砌石坝，则应与扬压力观测同时进行。 绕坝渗流观测 任务六 土石坝渗流观测 水利水电建筑工程 观测方法 ： 土坝渗流量观测设备布置 1土坝坝体；2坝顶；3集水沟 ；4量水堰 集水沟设置在不受 泄水建筑物泄水影响和 不受坝面及两岸排泄雨 水影响的地方，并应结 合地形尽量使其平直整 齐，便于观测。 渗流量观测（非常重要） 绕坝渗流观测 任务六 土石坝渗流观测 容积法、量水堰法、测流速法 水利水电建筑工程 容积法 容积法适用于渗流量小于 1L/s或渗流水无法长期汇集 排泄的地方。观测时需进行计时，当计时开始时，将渗流水 全部引入容器内，计时结束时停止。量出容器内的水量，已 知记取的时间，即可计算渗

12、流量。 渗流量观测（非常重要） 绕坝渗流观测 任务六 土石坝渗流观测 量水堰法 适用于渗流量为 1300L/s范围内的情况 三角堰示意图 适用于渗流量小于 100L/s的情况 梯形量水堰示意图 适用于渗流量在 10300L/s的情况 矩形堰适用于渗流量大于50L/S的情况 渗流量观测（非常重要） 绕坝渗流观测 任务六 土石坝渗流观测 水利水电建筑工程 热渗流监测技术 又称为温度示踪渗流监测技术。 基本原理是： 当坝体和坝基内无渗流水流动时，其温度是连续分布、均匀变 化且具有一定规律性的。当有渗流（特别是集中渗流）流经坝体或 坝基时，一方面由于渗流水与坝体或坝基介质的温度不同，必然改 变坝体或坝

13、基温度状态，温度分布规律性被破坏；另一方面，由于 水是良好的热载体，其热传导流量比土体大几倍乃至几十倍，具有 很强的吸热效应，必然导致坝体或坝基温度出现异常，特别是在渗 流量发生变化时，这种异常将更加明显。据此，将大量具有较高灵 敏度的温度传感器买入堤坝等土石介质的挡蓄水建筑物基础或内部 ，通过温度观测成果来判断渗流通道和渗透途径。 绕坝渗流观测 任务六 土石坝渗流观测 水利水电建筑工程 渗流水质监测 渗流水的透明度测定 清洁的水是透明的，而当水中含有悬浮物或胶体化合物 时，其透明度便大大降低。水中悬浮物等的含量越大，其透 明度越小。 现场测定 仪器由三部分组成：长度为150cm的带有刻度的木

14、质或铁 质直杆，杆上刻度的单位为1cm，最大刻度120cm，并以圆盘处为 零点；用搪瓷板、木板或铁板制成的厚0.5cm、直径30cm的圆 盘；小铅鱼。直杆顶端系绳索，方便测量时上下提放。 绕坝渗流观测 任务六 土石坝渗流观测 水利水电建筑工程 渗流水质监测 渗流水的透明度测定 室内测定 透明度测定管，即带有刻度的内径为3cm，长度为35cm 、50cm或100cm的玻璃管，其下放一白瓷片，瓷片上有宽度 为1mm的黑色十字和4个直径为1mm的黑点。 绕坝渗流观测 任务六 土石坝渗流观测 透明度管示意图，单位：cm 1玻璃管；2阀门； 3胶管；4铅印字体 水利水电建筑工程 小 结 本任务主要介绍土石坝坝体浸润线、坝基渗水压力、 绕坝渗流、渗流量及渗水透明度的监测方法与要求。 通过本项目的学习，要求同学们掌握异常渗流的概 念、测压管和渗压计的布设、渗压水位的监测仪器、方法 和要求；掌握量水堰法的监测原理和要求；理解钢弦式渗 压计的工作原理。 水利水电建筑工程