工程中水的问题

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1、工程 中水 的问 题 卢 廷 浩 土木工程专业本科学生讲座 概 述|土中水的存在形式z吸着水(强、弱)z自由水(毛管水、重 力水)。|水利工程|房屋建筑|市政工程|交通运输本讲座先介绍水利工程中关于水引发的工程问题，然 后谈土木工程中与水有关的问题。本文所要讨论的问题本文所要讨论的问题| 因水而引发的工程问题|工程措施|管理和体制因水而引发的工程问题 许多工程因为水的存在而使问题复杂化，增加工程建设难度或增大投资。工程的安全、土体的稳定和变形常常因工程措施不当或水的不利变化，而出现工程隐患甚至破坏。| 1.1 水利工程| 1.2 挡土墙| 1.3 基坑围护结构| 1.4 建筑物基础 | 1.5

2、 隧洞掘进施工中水的问题水 利 工 程土石坝(堤 ）|渗流-流土或管涌|坝肩绕流，岸体或土体水浸软化,山 体滑坡|影响局部稳定与整体稳定 、水量损 失|水压力-坝体受力变形、影响坝体 稳定|土坡稳定-上游坡，施工期和竣工 时、水位骤降|下游坡，施工期和竣工时、运行稳 定渗流期|水力劈裂- 原生缝、次生缝：溃坝失事|堤坝漫顶- 冲刷下游坡面及坡脚|水的二向流(淘刷与淤积)- 提岸崩塌(凹岸)、淤积(凸岸) 水 利 工 程土石坝(堤 ）水 利 工 程土石坝(堤 ）|九江大堤堤基土质太差，长江 高水位下堤基土发生管涌而失事 ；|嘶马江堤崩岸；新济洲崩岸|重庆 最近发生山体滑坡|美国Titon 坝水力

3、劈裂溃坝|法国瓦利昂高拱坝因水库山体 滑坡，水库巨大涌水而溃坝|水利工程一旦发生事故，往往 损失残重 工程实例工程实例水 利 工 程土石坝(堤 ）水 利 工 程土石坝(堤 ）参 考 资 料 |土料选择：土料选择：z级配良好易压实，抗渗性强z高密实度，强度高变形小，抗劈裂z渗流小，不易管涌|结构措施：结构措施：z过渡层-力求过渡或减缓心墙与坝壳的应力变形的可能突变。z反滤措施(心墙下游侧反滤层下游反滤棱体) z允许水渗流，但不允许水带走土颗粒，避免发生流土或管涌。 水 利 工 程土石坝(堤 ）|坝基防渗：在松散或其它 透水地基上修建防渗帷幕， 如墙、板桩、灌浆等。|水文、气象工作：洪水设 计、天

4、气和洪水预报也极为 重要水 闸 |闸下渗流闸下渗流z流土或管涌 引发地基局部稳 定，以致于整体稳定问题z闸基防渗，或其它的地基处 理方法|水压力水压力z水闸受较大的水平力，地基 受力变形、影响稳定z优化基础设计方案，合理的 地基处理方法 水 闸面 板 坝|止水失效止水失效z水量损失z堆石体管涌影响稳定，乃至 失事，如沟后面板坝 面 板 坝面 板 坝挡 土 墙 |墙后高水位持续作用墙后高水位持续作用z挡土墙背上的水压力- 增大滑动力和倾覆力矩z墙底的扬压力-减少抗 滑力和抗倾力矩z以及渗流作用在土中引起 的渗流力-增大滑动力和倾 覆力矩 挡 土 墙|墙后高水位对挡墙稳定 的影响z降低抗滑安全z降

5、低抗倾安全z降低整体(墙体、墙 后土及地基)稳定安全挡 土 墙挡 土 墙挡 土 墙基坑围护结构 |因基坑开挖在基坑内降水|基坑外地下水z围护结构上受水压力作用|基坑内外水位差z土体受有渗流力z围护结构防渗z防渗不当围护结构漏水，带 走坑外土引发坑外地基不均匀沉 降z基坑外水位的下降和不均匀 下降引发土体不均匀沉降所导致 的建筑物不均匀沉降基坑围护结构|如若措施不当将引发事故 ：z围护结构破坏z基坑隆起z坑外水位坡降和渗流 ，引发坑外地基不均匀 沉降z建筑物或设施变形过 大。乃至破坏建筑物基础 |基础底面基础底面z长期受有地下水的浮托力(扬压力) ，对地基承载力的影响z水的长期作用对基础的可能的

6、腐 蚀性z影响基础的长久性、安全性|地下室地下室z防水排水问题|开采地下水开采地下水z引发大面积地面沉降和不均匀沉 降z引发环境方面问题，如排污设施 失效、破坏，海水或污水倒灌 建筑物基础隧洞掘进施工中水的问题 |地铁隧洞掘进(如盾构)中，洞内排 水引起洞两侧地下水非均匀降落线， 致使土体变形，因渗流对洞周土体的 变形与稳定也产生重要影响。当然也 发生因盾构顶进、土体卸荷引起土体 变形和对土体稳定的影响，引起地表 建筑物或设施的变形，从而有诱发事 故的可能。| 地铁运行中，隧洞衬砌受有外水 压力影响衬砌尺寸设计、止水设计。 隧洞掘进施工中水的问题工程措施 |城建、交通、市政等中存在的 水问题不

7、可避免。对待工程中水 的问题可归结为两大类：堵截与 疏导。|对水问题的措施得当与否将事 关工程的成败和投资大小 堵截 |例如堤防、水坝、水闸、防渗墙、 板桩、搅拌桩、旋喷桩等，都以堵截 为目的，不外乎以下几类：|利用止水(防渗)材料或止水结构进 行堵截；|利用不透水或低透水材料(粘性土、 土土合成材料)进行堵截；|对地基进行处理，改善土性。|应该认识到完全堵截是极难做到的 ，般的工程措施条件下，渗流会或 多或少的存在，水压力也不可避免。疏导 |因势利导。严格的说水是不能 完全被堵截的，因此需要疏导。|人为的设置泄水孔、泄水洞， 排水管、排水沟等，例如挡土墙 设排水孔，地表设排水沟；|实行排水反

8、滤，因水的渗透作 用，水库、河渠的水量不可避免 的会有所损失，更重要的是在水 压和渗流力的作用下将对堤坝、 水闸等工程设施的安全造成危害 疏导疏导|排水反滤设施就是允许水流过但不 允许带走土粒的一种按一定颗粒级配 要求组成的结构，目前也有直接应用 于排水反滤的土工合成材料。|例如挡土墙设排水孔时，在墙后应 设排水反滤结构。否则墙后土流失， 久之排水孔也会被堵塞，达不到降低 水压力的目的，从而威胁到挡墙的安 全。|再如粘土心墙土石坝的心墙下游侧 必须设置反滤结构，以防水渗过心墙 时带走土颗粒。 管理和体制 |严格管理，严肃的科学态度， 正确的科学方法，充分技术认证 ，严格审查。|总结工程实践，主动预见，采 取措施，而不是出了隐患被动处 理 谢 谢 ！