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1、 第第1010章章 渗渗 透透 变变 形形110章主要内容主要内容1 概述概述3 渗透变形产生的条件渗透变形产生的条件4 渗透变形的预测渗透变形的预测5 渗透变形的防治渗透变形的防治2 渗透变形的类型与特点渗透变形的类型与特点210章土是具有连续孔隙的介质。当土作为建筑物的地基和直接土是具有连续孔隙的介质。当土作为建筑物的地基和直接用作建筑材料时，水就会在水位差的作用下，从水位较高用作建筑材料时，水就会在水位差的作用下，从水位较高的一侧透过土的孔隙流向水位较低的一侧。的一侧透过土的孔隙流向水位较低的一侧。渗流量渗流量渗透变形渗透变形土石坝土石坝防渗斜墙及铺盖防渗斜墙及铺盖浸润线浸润线透水层透水
2、层不透水层不透水层1 概概 述述一、概念一、概念310章渗水压力渗水压力扬压力扬压力渗流量渗流量渗透变形渗透变形透水层透水层不透水层不透水层基坑基坑板桩墙板桩墙板桩围护下的基坑渗流板桩围护下的基坑渗流1 概概 述述一、概念一、概念410章渗流量渗流量透水层透水层不透水层不透水层天然水面天然水面漏斗状潜水面漏斗状潜水面Q水井渗流水井渗流1 概概 述述一、概念一、概念510章渗流量渗流量原地下水位原地下水位渗流时地下水位渗流时地下水位渠道渗流渠道渗流1 概概 述述一、概念一、概念610章渗流滑坡渗流滑坡渗流滑坡渗流滑坡1 概概 述述一、概念一、概念710章 水在土体中的渗透，一方面会造成水量的损失
3、，影响工程效益；水在土体中的渗透，一方面会造成水量的损失，影响工程效益；水在土体中的渗透，一方面会造成水量的损失，影响工程效益；水在土体中的渗透，一方面会造成水量的损失，影响工程效益；另一方面将引起土体内部的应力状态的变化，从而改变水工建筑另一方面将引起土体内部的应力状态的变化，从而改变水工建筑另一方面将引起土体内部的应力状态的变化，从而改变水工建筑另一方面将引起土体内部的应力状态的变化，从而改变水工建筑物或地基的稳定条件，严重时还会酿成破坏事故。物或地基的稳定条件，严重时还会酿成破坏事故。物或地基的稳定条件，严重时还会酿成破坏事故。物或地基的稳定条件，严重时还会酿成破坏事故。 土的渗透性的强
4、弱，对土体的固结、强度以及工程施工都有非常土的渗透性的强弱，对土体的固结、强度以及工程施工都有非常土的渗透性的强弱，对土体的固结、强度以及工程施工都有非常土的渗透性的强弱，对土体的固结、强度以及工程施工都有非常重要的影响重要的影响重要的影响重要的影响 1 概概 述述一、概念一、概念水透过土体孔隙的现象称为水透过土体孔隙的现象称为水透过土体孔隙的现象称为水透过土体孔隙的现象称为 渗透渗透渗透渗透 土具有被水透过的性能称为土的土具有被水透过的性能称为土的土具有被水透过的性能称为土的土具有被水透过的性能称为土的 渗透性渗透性渗透性渗透性渗透变形渗透变形：岩土体在地下水渗透力（动水压力）的作用下，颗粒
5、：岩土体在地下水渗透力（动水压力）的作用下，颗粒部分或整体发生移动，引起岩土体的变形和破坏的现象。部分或整体发生移动，引起岩土体的变形和破坏的现象。810章渗透性研究主要有以下三方面渗透性研究主要有以下三方面渗透性研究主要有以下三方面渗透性研究主要有以下三方面: :渗流量问题渗流量问题渗流量问题渗流量问题渗透破坏问题渗透破坏问题渗透破坏问题渗透破坏问题渗流控制问题渗流控制问题渗流控制问题渗流控制问题1 概概 述述一、概念一、概念910章堤堤岸岸1998年长江洪水险情以渗流险情最为普遍，沿长江年长江洪水险情以渗流险情最为普遍，沿长江6000余处险情中就有余处险情中就有400余处属渗流险情。其中管
6、涌被视为余处属渗流险情。其中管涌被视为险中之险。险中之险。一般来说，长江中下一般来说，长江中下游平原冲积地层游平原冲积地层如图如图，在河床中露头，在河床中露头与河水相通。与河水相通。在汛期高水位时由于渗水流经强透水层压力在汛期高水位时由于渗水流经强透水层压力损失很小，堤内数百米范围内粘土层下面仍承受很大的水损失很小，堤内数百米范围内粘土层下面仍承受很大的水压力，如果这股水压力，冲破了粘土层，下面的粉砂、细压力，如果这股水压力，冲破了粘土层，下面的粉砂、细砂就会随水流出（在没有反滤层保护的情况下），从而发砂就会随水流出（在没有反滤层保护的情况下），从而发生管涌。生管涌。1 1 概述概述二、研究意
7、义二、研究意义二、研究意义二、研究意义1010章2003年年7月月1日凌晨日凌晨4时，正在施工中的上海轨道时，正在施工中的上海轨道交通交通4号线隧道浦西联络通道发生渗水，随后大量流号线隧道浦西联络通道发生渗水，随后大量流沙涌入，引起地面大幅沉降。上午沙涌入，引起地面大幅沉降。上午9时左右，地面建时左右，地面建筑物中山南路筑物中山南路847号一幢八层楼房发生倾斜，其裙房号一幢八层楼房发生倾斜，其裙房部分倒塌。由于报警及时，所有人员提前撤出，无部分倒塌。由于报警及时，所有人员提前撤出，无人员伤亡。人员伤亡。1 1 概述概述081115081115杭州地铁工程基坑塌陷事故杭州地铁工程基坑塌陷事故杭州
8、地铁工程基坑塌陷事故杭州地铁工程基坑塌陷事故1110章1.管涌（潜蚀）管涌（潜蚀）：在渗流作在渗流作用下，细颗粒沿土体骨架中用下，细颗粒沿土体骨架中的孔道发生移动带走的现象，的孔道发生移动带走的现象，又称潜蚀。又称潜蚀。特点：特点：特点：特点：是在粗颗粒中的细是在粗颗粒中的细颗粒被渗流带走，形成颗粒被渗流带走，形成“架架空结构空结构”，强度降低，甚至，强度降低，甚至造成地面塌陷。造成地面塌陷。根据渗透方向与重力方向的根据渗透方向与重力方向的关系：关系：垂直管涌垂直管涌水平管涌水平管涌2 渗透变形的类型与特点渗透变形的类型与特点1210章管涌（潜蚀）管涌（潜蚀）：2 渗透变形的类型与特点渗透变形
9、的类型与特点1310章管涌（潜蚀）管涌（潜蚀）：1410章2. 2.流土（流沙）：流土（流沙）：流土（流沙）：流土（流沙）：在渗透作用下，土体中的颗在渗透作用下，土体中的颗粒群或团块同时发生移动的现象。粒群或团块同时发生移动的现象。特点：特点：特点：特点：是常发生于均质砂土层和亚砂土层中，是常发生于均质砂土层和亚砂土层中，导致整体强度的丧失。常在溢出口处。导致整体强度的丧失。常在溢出口处。2 2 渗透变形的类型与特点渗透变形的类型与特点1510章上午上午10:3010:30 1111：000011:3011:3011:5711:57流土（流沙）：流土（流沙）：流土（流沙）：流土（流沙）：2 2
10、 2 2 渗透变形的类型与特点渗透变形的类型与特点渗透变形的类型与特点渗透变形的类型与特点1610章3. 3.接触冲刷：接触冲刷：接触冲刷：接触冲刷：渗流沿着渗透系数相差很大的两渗流沿着渗透系数相差很大的两种土层接触面带走细颗粒的现象。种土层接触面带走细颗粒的现象。特点：特点：特点：特点：是地下水沿颗粒相差大的两层土的接是地下水沿颗粒相差大的两层土的接触面方向运动，流速差异大，细粒被带走。触面方向运动，流速差异大，细粒被带走。2 2 渗透变形的类型与特点渗透变形的类型与特点1710章4. 4.接触流失：接触流失：接触流失：接触流失：渗透系数相差很大的两种土层在垂直渗流作用下，渗透系数相差很大的
11、两种土层在垂直渗流作用下，细粒土层中的颗粒被带到粗粒土层中的现象。细粒土层中的颗粒被带到粗粒土层中的现象。特点：特点：特点：特点：是渗流垂直土层界面流动，方向由细粒层到粗粒层。是渗流垂直土层界面流动，方向由细粒层到粗粒层。可造成反滤层堵塞或失效。可造成反滤层堵塞或失效。抽水井、反滤层失效。抽水井、反滤层失效。2 2 渗透变形的类型与特点渗透变形的类型与特点1810章 试验观察试验观察试验观察试验观察 hhhh=0 =0 =0 =0 静水中，土骨架会受到浮静水中，土骨架会受到浮力作用。力作用。 hhhh0 0 0 0 水在流水在流动时，水流受到来，水流受到来自土骨架的阻力，同自土骨架的阻力，同时
12、流流动的孔隙水的孔隙水对土骨架土骨架产生一个摩擦、拖曳力。生一个摩擦、拖曳力。 渗透力渗透力渗透力渗透力 f f f f 渗透作用中，孔隙水渗透作用中，孔隙水对土骨架的作用力，方向与渗流方向土骨架的作用力，方向与渗流方向一致。一致。h1hh200hwL土样土样滤网滤网贮水器贮水器a b3 3 渗透变形产生的条件渗透变形产生的条件渗透变形产生的条件渗透变形产生的条件一、渗流的动水压力及一、渗流的动水压力及一、渗流的动水压力及一、渗流的动水压力及临界水力梯度临界水力梯度临界水力梯度临界水力梯度1910章n渗透力为渗透力为 f ; 渗透阻力为渗透阻力为 f。h1hh200hwL土样土样滤网滤网贮水器
13、贮水器a bl l假想将土骨架和水分开假想将土骨架和水分开假想将土骨架和水分开假想将土骨架和水分开, ,对假想水柱取脱离体对假想水柱取脱离体对假想水柱取脱离体对假想水柱取脱离体: :n水柱重力水柱重力Gw=Vvw+Vsw=LAwwn总阻力为总阻力为 fLAwn做水柱体的平衡方程式有做水柱体的平衡方程式有:whwAw+Gw+fLAw=wh1AwGGwwwhwAw wh1Aw f f土浮力的反力土浮力的反力土浮力的反力土浮力的反力3 3 渗透变形产生的条件渗透变形产生的条件渗透变形产生的条件渗透变形产生的条件一、渗流的动水压力及一、渗流的动水压力及一、渗流的动水压力及一、渗流的动水压力及临界水力梯
14、度临界水力梯度临界水力梯度临界水力梯度2010章3 3 渗透变形产生的条件渗透变形产生的条件渗透力的性质渗透力的性质物理意义：物理意义：单位土体内土骨架所受到的渗透水流的拖曳力，它是单位土体内土骨架所受到的渗透水流的拖曳力，它是体积力体积力体积力体积力f = w J J大小：大小：方向：方向：与渗流方向一致与渗流方向一致作用对象：作用对象：土骨架土骨架一、渗流的动水压力及一、渗流的动水压力及临界水力梯度临界水力梯度2110章1 1点，渗流力与重点，渗流力与重力方向一致，渗力方向一致，渗流力促使土体压流力促使土体压密，对稳定有利密，对稳定有利2 2点，点，3 3点，渗流点，渗流力与重力方向正力与
15、重力方向正交，对稳定不利交，对稳定不利4 4点，渗流力与重点，渗流力与重力方向相反，对力方向相反，对稳定特别不利稳定特别不利3 3 渗透变形产生的条件渗透变形产生的条件一、渗流的动水压力及一、渗流的动水压力及临界水力梯度临界水力梯度2210章粘性土粘性土k135%流土流土 25%管涌管涌 =25%35%流土或管涌，取决于砾土的密实度及细颗粒的组成流土或管涌，取决于砾土的密实度及细颗粒的组成中等以上密实度、中等以上密实度、不均匀系数不均匀系数较小的细粒土，发生流土。较小的细粒土，发生流土。细颗粒成分中粘粒含量增加，可增大土的凝聚力，土的细颗粒成分中粘粒含量增加，可增大土的凝聚力，土的抗渗强度增加
16、，不易抗渗强度增加，不易发生渗透变形。发生渗透变形。3 3 渗透变形产生的条件渗透变形产生的条件二、土体性质与渗透变形类型二、土体性质与渗透变形类型d60/d102910章3.土的级配特征：土的级配特征：不均匀系数不均匀系数Cu=d60/d10Cu20管管涌涌Cu10-20流土或管涌流土或管涌3 3 渗透变形产生的条件渗透变形产生的条件二、土体性质与渗透变形类型二、土体性质与渗透变形类型3010章三、地层组合关系三、地层组合关系单一型单一型单一型单一型：多位于河流的上游，一般为砂卵（砾）：多位于河流的上游，一般为砂卵（砾）石层，发生管涌，随着细粒成分的石层，发生管涌，随着细粒成分的增多，可能流
17、土。增多，可能流土。双层型双层型双层型双层型：主要考虑：主要考虑表层粘性土表层粘性土的性质、厚度、完的性质、厚度、完整程度整程度多层型多层型多层型多层型：除考虑：除考虑表层粘性土层表层粘性土层外，还考虑砂层透外，还考虑砂层透镜体或粘性土层镜体或粘性土层透镜体透镜体或相变等造成或相变等造成水水力梯度力梯度的突变等原因的突变等原因3 3 渗透变形产生的条件渗透变形产生的条件3110章四、四、地形地貌条件地形地貌条件沟谷切割等改变了渗流的补给、渗流的长度、出口条件等五、五、工程因素工程因素施工等破坏了表层具有防渗作用的弱透水层。3 3 渗透变形产生的条件渗透变形产生的条件3210章一、预测步骤一、预
18、测步骤 1.根据土体类型和性质，根据土体类型和性质，判定是否判定是否发生渗透变形及变形的类型发生渗透变形及变形的类型2.确定土体中各点的确定土体中各点的实际水力梯度实际水力梯度3.确定相对于该土体的确定相对于该土体的临界水力梯度和允许水力梯度临界水力梯度和允许水力梯度4.判定渗透变形的可能性及其范围判定渗透变形的可能性及其范围二、渗透变形类型的确定二、渗透变形类型的确定 1.粗细颗粒比例粗细颗粒比例2.细粒含量细粒含量3.土的级配土的级配4 渗透变形的预测渗透变形的预测3310章三、实际水力梯度的确定三、实际水力梯度的确定常用方法有：常用方法有：v水力学方法：计算及图解水力学方法：计算及图解v
19、模型模拟法模型模拟法v数值计算法数值计算法4 渗透变形的预测渗透变形的预测3410章实际水力梯度的实际水力梯度的理论计算法：理论计算法：4 渗透变形的预测渗透变形的预测如果：双层结构，厚度如果：双层结构，厚度稳定，透水均一。稳定，透水均一。逸出处梯度逸出处梯度JB ：水平段平均梯度水平段平均梯度JH：（公式适用条件：（公式适用条件：（公式适用条件：（公式适用条件：T T2 210T10T1 1; K; K2 210K10K1 1时）时）时）时）y y0 0为通过上部弱透水层的水头损失为通过上部弱透水层的水头损失为通过上部弱透水层的水头损失为通过上部弱透水层的水头损失3510章四、临界水力梯度与
20、允许水力梯度的确定四、临界水力梯度与允许水力梯度的确定允许水力梯度允许水力梯度：Ks与地质条件和工程重要性有关：与地质条件和工程重要性有关：砂土：砂土：Ks 1.5-3.0粘性土：粘性土：Ks 2.5-4.0m五、渗透变形可能性判定五、渗透变形可能性判定J J实实 J J允允 发生渗透变形发生渗透变形J J实实 J J允允 不发生渗透变形不发生渗透变形4 渗透变形的预测渗透变形的预测3610章4 渗透变形的预测渗透变形的预测细粒含量细粒含量20-30%时，时，J Jc c急剧增大；急剧增大；20%20%时，时， J Jc c 0.50.5，比公式计算的，比公式计算的值要小。值要小。原因是土的结
21、构和原因是土的结构和孔隙不均一。孔隙不均一。说明砂土的说明砂土的 Cu 越小，越小， J Jc c越大。越大。J J J Jc c c c与细粒含量的关系与细粒含量的关系与细粒含量的关系与细粒含量的关系J J J Jc c c c与不均匀系数的关系与不均匀系数的关系与不均匀系数的关系与不均匀系数的关系J J J Jc c c c与渗透系数的关系与渗透系数的关系与渗透系数的关系与渗透系数的关系临界水力梯度的确定临界水力梯度的确定临界水力梯度的确定临界水力梯度的确定3710章4 渗透变形的预测渗透变形的预测3810章一、防治原则一、防治原则1.改变渗流的水动力条件，减少动水压力改变渗流的水动力条件
22、，减少动水压力即即降低水力梯度降低水力梯度2.改变土体结构，提高改变土体结构，提高抗渗抗渗能力能力5 渗透变形的防治渗透变形的防治3910章二、防治措施二、防治措施1.垂直截渗：垂直截渗：防渗帷幕（连锁井，地下连续墙，粘土防渗帷幕（连锁井，地下连续墙，粘土截水槽，帷幕灌浆，混凝土防渗墙等）截水槽，帷幕灌浆，混凝土防渗墙等）2.水平防渗：水平防渗：铺盖铺盖3.人工降低地下水位（排水减压）人工降低地下水位（排水减压）4.反滤盖重反滤盖重5.物理、化学方法改造物理、化学方法改造冻结、电动硅化灌浆（化学浆液）冻结、电动硅化灌浆（化学浆液）5 渗透变形的防治渗透变形的防治4010章5 渗透变形的防治渗透
23、变形的防治垂直防渗垂直防渗4110章5 渗透变形的防治渗透变形的防治水平防渗水平防渗悬挂式垂直防渗悬挂式垂直防渗4210章1.每层内部的颗粒不应移动；每层内部的颗粒不应移动；2.细粒层颗粒不应穿过相邻层粗粒的孔隙；细粒层颗粒不应穿过相邻层粗粒的孔隙；3.透水性应大于被保护土，并能将渗透水流通畅排出；透水性应大于被保护土，并能将渗透水流通畅排出；4.使被保护的土层不发生渗透变形；使被保护的土层不发生渗透变形；5.反滤层不致被细颗粒淤塞失效；反滤层不致被细颗粒淤塞失效；反滤层的设计与施工反滤层的设计与施工在导渗沟、贴坡反滤、减压沟、减压井等的设计中均有在导渗沟、贴坡反滤、减压沟、减压井等的设计中均
24、有反滤层反滤层的设计问题，为此专门进行讨论。的设计问题，为此专门进行讨论。5 渗透变形的防治渗透变形的防治（二）对反滤层材料的要求（二）对反滤层材料的要求（一）反滤层的作用（一）反滤层的作用滤土排水滤土排水起压重作用起压重作用反滤层：常沿渗透方向由细到粗设置三层。厚度一般反滤层：常沿渗透方向由细到粗设置三层。厚度一般1550cm4310章（三）（三）反滤层的类型反滤层的类型划分反滤层类型的目的主要是为了合理地确定反滤层数，划分反滤层类型的目的主要是为了合理地确定反滤层数，因此只分因此只分两种类型两种类型。1.型反滤：型反滤：其特点是其特点是反滤层反滤层位于被保护位于被保护土层的下部土层的下部，
25、渗流渗流方向方向主要主要由上向下由上向下（图（图A）。）。如褥垫排水。如褥垫排水。2.型反滤：型反滤：其特点是反滤层位于被保护土层的上部，其特点是反滤层位于被保护土层的上部，渗流渗流渗流渗流方向方向方向方向主要主要由下向上由下向上由下向上由下向上（图（图B）。）。如减压沟的反滤层。如减压沟的反滤层。渗流方向近乎水平或倾斜向，反滤层近乎垂直或倾斜向的情渗流方向近乎水平或倾斜向，反滤层近乎垂直或倾斜向的情况，属于况，属于过渡型过渡型，如减压井、贴坡反滤等，可归为，如减压井、贴坡反滤等，可归为型。型。5 渗透变形的防治渗透变形的防治反滤层的设计与施工反滤层的设计与施工4410章图图A A 型反滤型反
26、滤图图B B 型反滤型反滤5 渗透变形的防治渗透变形的防治反滤层的设计与施工反滤层的设计与施工（三）（三） 反滤层的类型反滤层的类型4510章（四）（四）反滤层的设计内容反滤层的设计内容反滤层的设计可分为反滤层的设计可分为保护无粘性土保护无粘性土和和保护粘性土保护粘性土两两大类，设计内容有：大类，设计内容有：1.确定反滤层的类型；确定反滤层的类型；2.根据滤土准则，确定反滤层的级配或选择土工织根据滤土准则，确定反滤层的级配或选择土工织物产品。并选择宜于作反滤层的物产品。并选择宜于作反滤层的天然料场天然料场或确定人工或确定人工筛选的任务。筛选的任务。3.对砂砾反滤料确定反滤层的对砂砾反滤料确定反
27、滤层的厚度厚度和和层数层数；4.鉴定反滤料的透水性，对土工织物反滤层还应鉴鉴定反滤料的透水性，对土工织物反滤层还应鉴定定淤堵淤堵性；性；5.有纵向（垂直）渗流时，鉴定沿反滤层和被保护有纵向（垂直）渗流时，鉴定沿反滤层和被保护土层土层接触面接触面的冲刷稳定性。的冲刷稳定性。5 渗透变形的防治渗透变形的防治反滤层的设计与施工反滤层的设计与施工4610章（五）（五）砂砾料反滤层的设计与施工砂砾料反滤层的设计与施工1.反滤料的选择反滤料的选择对于被保护土的第一层反滤料，建议用下列方法确定；对于被保护土的第一层反滤料，建议用下列方法确定；d15/d8545d15/d155式中：式中：d15为过筛重量占为
28、过筛重量占15时的反滤料粒径，时的反滤料粒径，d 85为过筛重量占为过筛重量占85时的时的被保护土的颗粒直径；被保护土的颗粒直径；d15为过筛重量占为过筛重量占15时的被保护土的颗粒粒径。时的被保护土的颗粒粒径。当选择第二、三层反滤料时，可同样按以上方法确定。当选择第二、三层反滤料时，可同样按以上方法确定。但选择第二层反滤时第一层反滤为被保护土，选择第三层但选择第二层反滤时第一层反滤为被保护土，选择第三层反滤时第二层反滤为被保护土。反滤时第二层反滤为被保护土。5 渗透变形的防治渗透变形的防治反滤层的设计与施工反滤层的设计与施工4710章2.反滤层厚度的确定反滤层厚度的确定反滤层的厚度应根据反滤
29、料的反滤层的厚度应根据反滤料的级配、料源、用途、施工方法级配、料源、用途、施工方法等情等情况综合考虑确定。水平反滤层的最小厚度可采用况综合考虑确定。水平反滤层的最小厚度可采用30cm，垂直或倾斜垂直或倾斜反滤层的反滤层的最小厚度可采用最小厚度可采用50cm。采用推土机平料时，采用推土机平料时，最小水平最小水平宽度宽度宜宜不小于不小于3.0m。3.施工要求施工要求反滤料应具有要求的级配，且反滤料应具有要求的级配，且小于小于0.1毫米的颗粒含量不大于毫米的颗粒含量不大于5，并有要求的透水性。质地应致密坚硬，具有高度的抗水性和抗风化并有要求的透水性。质地应致密坚硬，具有高度的抗水性和抗风化能力，风化
30、料一般不能用作反滤料。反滤料宜尽量利用能力，风化料一般不能用作反滤料。反滤料宜尽量利用天然砂砾料天然砂砾料筛选，在缺乏天然砂砾料时，也可以采用筛选，在缺乏天然砂砾料时，也可以采用人工砂石料人工砂石料，但应选用抗，但应选用抗水性和抗风化能力强的水性和抗风化能力强的母岩轧制母岩轧制。应采用挖除法将基面整平，对应采用挖除法将基面整平，对个别低洼个别低洼处采用与基面相同的土料处采用与基面相同的土料或第一层反滤料进行填平。铺筑时应由底部或第一层反滤料进行填平。铺筑时应由底部向上逐层向上逐层铺设，并保证铺设，并保证层次清楚，不得从高出顺坡倾倒，以免发生填筑分离。对层次清楚，不得从高出顺坡倾倒，以免发生填筑
31、分离。对反滤层必反滤层必须进行压实须进行压实，在施工中应防止雨水冲泥等污染反滤料。，在施工中应防止雨水冲泥等污染反滤料。5 渗透变形的防治渗透变形的防治反滤层的设计与施工反滤层的设计与施工细砂细砂/极细砂极细砂4810章堤身防治工程的设计与施工堤身防治工程的设计与施工堤身渗透破坏堤身渗透破坏的除险加固的除险加固措施主要有措施主要有：临水：临水坡坡斜墙斜墙防渗、堤身防渗、堤身垂直垂直防渗、背水坡贴坡防渗、背水坡贴坡排水排水、透水透水后戗后戗（压浸台）、水平排水等，对堤身缺陷（压浸台）、水平排水等，对堤身缺陷可以采用可以采用回填或灌浆回填或灌浆的办法进行处理。的办法进行处理。5 渗透变形的防治渗透
32、变形的防治4910章（一）防渗斜墙（一）防渗斜墙1.设计考虑设计考虑对临水侧有铺盖或地基有垂直防渗的情况，斜墙应与其对临水侧有铺盖或地基有垂直防渗的情况，斜墙应与其连连成一体成一体，构成完整的防渗体系，以提高防渗效果。，构成完整的防渗体系，以提高防渗效果。斜墙的斜墙的尺寸尺寸应根据散浸的范围、出渗点的高度和渗水的严重应根据散浸的范围、出渗点的高度和渗水的严重程度经计算确定，程度经计算确定，长度至少超过渗水段两端各长度至少超过渗水段两端各5m，高度应超高度应超过设防水位过设防水位0.51.0m。对粘土斜墙，垂直于堤坡方向的对粘土斜墙，垂直于堤坡方向的厚度厚度为为12m，坡度与原坡度与原堤身相当或
33、稍缓。为堤身相当或稍缓。为防止粘土斜墙干裂防止粘土斜墙干裂、冻裂和其它侵害冻裂和其它侵害的影的影响，应响，应设壤土保护层设壤土保护层，一般情况，保护，一般情况，保护层高于墙顶层高于墙顶1.01.5m，垂直堤坡方向的垂直堤坡方向的厚度为厚度为0.8m。5 渗透变形的防治渗透变形的防治堤身防治工程的设计与施工堤身防治工程的设计与施工5010章2.从施工考虑从施工考虑施工时应首先清除边坡和坡脚附近的杂草、树木等杂物，施工时应首先清除边坡和坡脚附近的杂草、树木等杂物，清除厚度清除厚度1020cm，并适当整平。并适当整平。斜墙应选用斜墙应选用粘性较大的土料粘性较大的土料且不得含植物根茎等杂质，且不得含植
34、物根茎等杂质，填筑填筑压实度应不小于压实度应不小于0.94，含水率含水率与最优含水率的允许偏与最优含水率的允许偏差为差为3。当用当用土工膜作隔渗层土工膜作隔渗层建造斜墙时，土工膜幅间的拼接应建造斜墙时，土工膜幅间的拼接应采取采取焊接或粘接焊接或粘接方式，确保施工质量，并注意施工中不要方式，确保施工质量，并注意施工中不要损坏土工膜。另外还需保证土工膜与堤身牢固接合，并采损坏土工膜。另外还需保证土工膜与堤身牢固接合，并采取防止生物破坏的措施。取防止生物破坏的措施。5 渗透变形的防治渗透变形的防治堤身防治工程的设计与施工堤身防治工程的设计与施工（一）防渗斜墙（一）防渗斜墙d/dmax5110章（二）
35、堤身垂直防渗（二）堤身垂直防渗 垂直防渗的垂直防渗的位置位置宜布置在宜布置在临水堤脚临水堤脚或或堤顶堤顶尽量靠近临水侧，尽量靠近临水侧，并与堤身防渗体连成一体。根据近几年的实践，比较经济合理并与堤身防渗体连成一体。根据近几年的实践，比较经济合理有效的堤身有效的堤身垂直防渗技术垂直防渗技术有：锥探有：锥探灌浆灌浆、劈裂灌浆、和垂直、劈裂灌浆、和垂直铺铺塑塑等。等。1.锥探灌浆锥探灌浆在堤顶采用梅花形方式布孔并进行在堤顶采用梅花形方式布孔并进行充填灌浆充填灌浆。实践证明，。实践证明，锥探灌浆是处理堤身隐患的一个比较有效的方法，但由于钻孔锥探灌浆是处理堤身隐患的一个比较有效的方法，但由于钻孔数量多往
36、往造价较高。数量多往往造价较高。5 渗透变形的防治渗透变形的防治堤身防治工程的设计与施工堤身防治工程的设计与施工5210章2.劈裂灌浆劈裂灌浆沿堤顶轴线单排布孔，利用灌浆压力将堤身沿其走向沿堤顶轴线单排布孔，利用灌浆压力将堤身沿其走向劈劈开并灌浆开并灌浆，从而在堤身内沿其走向形成一厚度，从而在堤身内沿其走向形成一厚度10cm左右的左右的防渗幕防渗幕。同时还具有压密堤身和充填洞穴的作用，可获得。同时还具有压密堤身和充填洞穴的作用，可获得事半功倍的效果。该方法已经在许多堤防和事半功倍的效果。该方法已经在许多堤防和土坝土坝中得到应中得到应用，效果明显。用，效果明显。3.垂直铺塑垂直铺塑在堤顶沿大堤走
37、向用开槽机在堤身内在堤顶沿大堤走向用开槽机在堤身内垂直成槽垂直成槽，然后铺，然后铺设土工膜并用粘土浆设土工膜并用粘土浆回填回填，从而达到降低堤身渗流量和浸，从而达到降低堤身渗流量和浸润线的目的。该方法已经在黄河大堤上采用并取得较好的润线的目的。该方法已经在黄河大堤上采用并取得较好的效果。效果。5 渗透变形的防治渗透变形的防治堤身防治工程的设计与施工堤身防治工程的设计与施工（二）堤身垂直防渗（二）堤身垂直防渗5310章（三）贴坡排水（三）贴坡排水为避免渗水对堤坡的冲刷和渗流出口发生流土破坏，可以采为避免渗水对堤坡的冲刷和渗流出口发生流土破坏，可以采用用贴坡反滤贴坡反滤进行处理。施工时应清除堤坡表
38、面的草皮、杂物，进行处理。施工时应清除堤坡表面的草皮、杂物，清除深度清除深度1020cm，贴坡反滤的贴坡反滤的高度高度应应高出最高的渗流出逸点高出最高的渗流出逸点0.51.0m，长度长度应应超出散浸堤段两端至少超出散浸堤段两端至少3m。根据反滤材料根据反滤材料不同，有以下两种方法可供选用：不同，有以下两种方法可供选用：1.砂砾料贴坡排水砂砾料贴坡排水；砂砾料贴坡排水的各层厚度如砂砾料贴坡排水的各层厚度如（图（图A）所示。褥垫排水的设所示。褥垫排水的设计、材料的选用、反滤层铺设施工等的有关细节，请参见反滤计、材料的选用、反滤层铺设施工等的有关细节，请参见反滤层的设计与施工。层的设计与施工。2.土
39、工织物贴坡排水土工织物贴坡排水（图（图B）5 渗透变形的防治渗透变形的防治堤身防治工程的设计与施工堤身防治工程的设计与施工5410章图图B土工织物反滤层贴坡排水示意图土工织物反滤层贴坡排水示意图图图A砂砾料贴坡排水示意图砂砾料贴坡排水示意图5 渗透变形的防治渗透变形的防治堤身防治工程的设计与施工堤身防治工程的设计与施工（三）贴坡排水（三）贴坡排水5510章（四）透水后戗（四）透水后戗亦称亦称透水压浸平台透水压浸平台。它既能。它既能防止散浸防止散浸造成的渗透破坏，又造成的渗透破坏，又能加大堤身断面从而达到能加大堤身断面从而达到稳定堤坡稳定堤坡的目的。的目的。适用于散浸严重、适用于散浸严重、堤身断
40、面单薄、背水坡较陡、外滩狭窄的情况。堤身断面单薄、背水坡较陡、外滩狭窄的情况。应采用比堤身应采用比堤身透水性大的材料透水性大的材料填筑，填筑，高度高度应高出渗水的应高出渗水的最最高出逸点高出逸点0.51.0m，顶宽顶宽24m，坡度坡度1:31:5，长度长度应应超出超出散浸堤段两端各散浸堤段两端各5m。戗体材料渗透性大时，断面可小一些，戗体材料渗透性大时，断面可小一些，相反则应大一些。当堤身较高时可采用相反则应大一些。当堤身较高时可采用两级或多级戗台两级或多级戗台。透水后戗示意图透水后戗示意图5 渗透变形的防治渗透变形的防治堤身防治工程的设计与施工堤身防治工程的设计与施工5610章（五）水平排水
41、（五）水平排水这种方法这种方法只有在只有在堤坝加高堤坝加高培厚和增设压渗台时才培厚和增设压渗台时才可能应用可能应用。水平排水不但可以降低堤身的。水平排水不但可以降低堤身的浸润线浸润线，对，对透水堤基还可以有效降低堤基的出逸比降，但会使堤透水堤基还可以有效降低堤基的出逸比降，但会使堤基的渗流量有所增加。采用水平排水可以减小压渗戗基的渗流量有所增加。采用水平排水可以减小压渗戗台的工程量，如图所示。水平排水的长度、厚度应根台的工程量，如图所示。水平排水的长度、厚度应根据渗流计算来确定。据渗流计算来确定。5 渗透变形的防治渗透变形的防治堤身防治工程的设计与施工堤身防治工程的设计与施工5710章堤基防治
42、工程的设计与施工堤基防治工程的设计与施工堤基除险加固的措施有：临水侧堤基除险加固的措施有：临水侧防渗铺盖、垂直防渗、背防渗铺盖、垂直防渗、背水侧压渗盖重、排水减压沟和减压井水侧压渗盖重、排水减压沟和减压井等。等。（一）临水侧防渗铺盖（一）临水侧防渗铺盖如果封闭式垂直防渗幕墙不尽合理，背水侧又无条件做如果封闭式垂直防渗幕墙不尽合理，背水侧又无条件做压渗盖重，而临水侧有稳定的外滩时，可以采用压渗盖重，而临水侧有稳定的外滩时，可以采用临水侧防渗临水侧防渗铺盖来减小铺盖来减小背水侧堤基的出逸比降和地基渗流量，但其效果背水侧堤基的出逸比降和地基渗流量，但其效果有一定限度。有一定限度。对对近似均质透水堤基
43、近似均质透水堤基，临水侧铺盖的效果比较明显，当，临水侧铺盖的效果比较明显，当表层地层的渗透系数小于深部地层较多表层地层的渗透系数小于深部地层较多时，临水侧铺盖的效时，临水侧铺盖的效果将降低。果将降低。5 渗透变形的防治渗透变形的防治5810章铺盖土料应具有一定的防渗性能，通常其渗透系数铺盖土料应具有一定的防渗性能，通常其渗透系数最好不大于最好不大于1105cm/s，如果渗透系数过大，即使加长如果渗透系数过大，即使加长铺盖其防渗效果也不会有大的增加。铺盖其防渗效果也不会有大的增加。铺盖应采用不等厚形式，铺盖应采用不等厚形式，远离堤脚远离堤脚处应薄一些，但处应薄一些，但不应小于不应小于0.51.0
44、m，近堤脚处应厚近堤脚处应厚一些，并应考虑与堤一些，并应考虑与堤身防渗连成一体。身防渗连成一体。铺盖设计时，一般先根据净水头和堤基的允许水力铺盖设计时，一般先根据净水头和堤基的允许水力比降初步确定所需的比降初步确定所需的等效长度等效长度，然后通过经济比较选择，然后通过经济比较选择铺盖的长度、厚度和铺盖的渗透系数，最后对铺盖本身铺盖的长度、厚度和铺盖的渗透系数，最后对铺盖本身的渗透稳定性进行校核。的渗透稳定性进行校核。5 渗透变形的防治渗透变形的防治堤基防治工程的设计与施工堤基防治工程的设计与施工（一）临水侧防渗铺盖（一）临水侧防渗铺盖5910章（二）垂直防渗（二）垂直防渗垂直防渗特别适用于地基
45、垂直防渗特别适用于地基透水层较薄透水层较薄、隔水层较浅隔水层较浅的情的情况，此时可以做成封闭式防渗幕墙，堤基的渗流量和扬压况，此时可以做成封闭式防渗幕墙，堤基的渗流量和扬压力可以得到有效控制，从而可以达到根治堤基渗透破坏的力可以得到有效控制，从而可以达到根治堤基渗透破坏的目的（图目的（图A）。）。对双层或多层透水地基且透水层较深的情况，对双层或多层透水地基且透水层较深的情况，悬挂式垂悬挂式垂直防渗幕墙直防渗幕墙的的效果很差效果很差（图（图B），），封闭式垂直防渗难度大且封闭式垂直防渗难度大且造价太高，不宜采用。造价太高，不宜采用。对多层地基且存在浅层弱透水层的情况（图对多层地基且存在浅层弱透水
46、层的情况（图C），），可以可以考虑考虑半封闭式垂直防渗半封闭式垂直防渗，但必须在勘察资料充分并经渗流，但必须在勘察资料充分并经渗流计算充分论证后方可采用。垂直防渗应布置在临水堤脚或计算充分论证后方可采用。垂直防渗应布置在临水堤脚或堤顶靠临水侧。堤顶靠临水侧。5 渗透变形的防治渗透变形的防治堤基防治工程的设计与施工堤基防治工程的设计与施工6010章图图A:封闭式垂直防渗墙封闭式垂直防渗墙的渗流控制效果的渗流控制效果单位：单位：m5 渗透变形的防治渗透变形的防治堤基防治工程的设计与施工堤基防治工程的设计与施工（二）垂直防渗（二）垂直防渗6110章图图B:悬挂式垂直防渗墙悬挂式垂直防渗墙的渗流控制效
47、果的渗流控制效果单位：单位：m5 渗透变形的防治渗透变形的防治堤基防治工程的设计与施工堤基防治工程的设计与施工（二）垂直防渗（二）垂直防渗6210章图图C:半封闭式垂直防渗墙半封闭式垂直防渗墙的渗流控制效果的渗流控制效果单位：单位：m实线：有防渗墙时的浸润线和实线：有防渗墙时的浸润线和10%水头间隔的等势线水头间隔的等势线虚线：无防渗墙时的浸润线和虚线：无防渗墙时的浸润线和10%水头间隔的等势线水头间隔的等势线5 渗透变形的防治渗透变形的防治堤基防治工程的设计与施工堤基防治工程的设计与施工（二）垂直防渗（二）垂直防渗6310章（三）背水侧压渗盖重（三）背水侧压渗盖重当没有必要采用封闭式垂直防渗
48、幕墙或其造价太高当没有必要采用封闭式垂直防渗幕墙或其造价太高时，可以采用时，可以采用背水侧压渗盖重背水侧压渗盖重的方法，来防止堤基渗的方法，来防止堤基渗流对表土层的渗透破坏。如果所需太长，应考虑与流对表土层的渗透破坏。如果所需太长，应考虑与减减压沟井压沟井联合使用的方法。对堤身高度较大的情况，可联合使用的方法。对堤身高度较大的情况，可以设置以设置两层压渗盖重平台两层压渗盖重平台。这种方法在堤防工程中广。这种方法在堤防工程中广为应用，效果明显。为应用，效果明显。压渗盖重的压渗盖重的形式形式很多，可以由不透水的变换到完全很多，可以由不透水的变换到完全自由排水的。其形式的选择，取决于材料的料源及每自由排水的。其形式的选择，取决于材料的料源及每种形式的费用大小。种形式的费用大小。5 渗透变形的防治渗透变形的防治堤基防治工程的设计与施工堤基防治工程的设计与施工6410章5 渗透变形的防治渗透变形的防治堤基防治工程的设计与施工堤基防治工程的设计与施工（三）背水侧压渗盖重（三）背水侧压渗盖重6510章管涌的治理反滤倒渗6610章管涌的治理反滤围井6710章管涌的治理蓄水反压6810章0.0752.01.00.50.255.010.0筛筛分分法法细粒组细粒组粗粒组粗粒组细砂粒组细砂粒组中砂粒组中砂粒组粗砂粒组粗砂粒组细砾粒组细砾粒组中砾粒组中砾粒组20.069
