[硕士]悬挂式防渗墙防渗效果的模拟试验研究.pdf

摘要 渗透破坏是江河大堤在汛期的常见险情之一。在病险堤坝的处治过程中，形成了一 些比较成熟的治理技术，积累了丰富的经验。垂直防渗技术已广泛用于堤坝的除险加固， 是病险堤坝的主要防渗加固措施。防渗墙是垂直防渗技术中的一种，按其结构型式可以 分为三类：封闭式、半封闭式和悬挂式。 长江中下游地区堤防防渗现状研究成果表明，长江中下游堤基大多为二元结构且多 为深厚的软弱土，缺乏可靠的防渗措施。长江中下游堤防虽经历代帮宽加高，仍存在着 堤身土质杂乱、压实度小、填筑质量差、防洪标准低、堤基严重渗漏、岸坡冲刷、人类 M 活动及生物破坏严重、穿堤建筑物年久失修且严重老化、堤防长期持续沉降等隐患。 O 本文结合长江中下游堤防堤基的特点，制作了渗流槽来模拟二元结构堤基的渗流特 C 点，进行了系统的室内试验，讨论了悬挂式防渗墙在阻滞二元结构堤基土发生渗透破坏 . 中的作用。 G N 试验用土取自长江堤防南京段长江南岸，上层为粉质粘土，下层为粉土。试验用土 O 与现场土是一样的，这样试验过程和堤基发生渗透破坏的水力要素是一致的。对粉土和 L 粉质粘土进行了以下试验：比重、颗粒分析、液塑限、渗透系数。试验结果表明，粉土 U 缺乏中间粒径，颗粒级配不良，易于发生渗透变形。粉土的渗透系数与粉质粘土的渗透 H 系数相差20倍，在汛期高水位作用下，在粉质粘土层的底部容易形成较大的水头压力， Z 从而导致险情的发生，因此有必要采取有效措施来阻滞险情的发生与发展。 . 根据长江堤防堤基土的特点，制作了渗流槽模型，渗流槽用有机玻璃制成，其尺寸 W W 为：长2米，高l米，宽10厘米。将粉土和粉质粘土装入模型槽，模拟二元结构堤基土 W 发生渗透变形的特点以及研究悬挂式防渗墙在阻滞堤基土发生渗透变形中的作用。模拟 试验通过改变粉质粘土组成的悬挂式防渗墙的入土深度来模拟实际渗出比降情况。由于 土的级配、干密度等与现场土的相同，临界水力梯度和抗渗效果等与现场一致。 室内试验过程中，分别进行了没有悬挂式防渗墙，不同防渗墙深度时堤基土的渗流 网 变形特性试验。对于上部为粉质粘土，下部为粉土的二元结构堤基，发生渗透变形时首 龙 先在粉土层的薄弱部位发生涌砂，接着在粉质粘土层与粉土层的结合层面发生接触冲刷， 在水位持续升高，超过了I临界水位后，渗透通道从下游向上游发展而贯通，即发生渗透 筑 破坏。同时，研究发现在悬挂式防渗墙作用下，堤基土发生渗透破坏的条件有明显改善， 表现在渗透破坏时的作用水头有较大的增长，临界表观水力梯度有明显提高，渗流量显 著减小，以及孔隙水压力的变化。研究结果表明，悬挂式防渗墙可以有效控制渗透破坏 的发生条件，而且施工相对容易，也比较经济合理，可以在工程中推广应用。 关键词：长江堤防，二元结构堤基，悬挂式防渗墙，