分散性土筑坝的维护策略探讨

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1、分散性土筑坝的维护策略探讨摘要：分散性粘土筑坝，受雨水冲蚀和淋蚀时，土中的钠离子产生分散，致使土的结构破坏所致，针对其破坏机制提出了相应的治理措施。本文结合黑龙江省南部引嫩工程，简要论述分散性土筑坝的维修与养护需要关注的一些要点。关键词：分散性粘土筑坝产生问题分析治理措施、八―1—一、刖吕上世纪七十年代我国黑龙江省在兴建引嫩工程时遇到冲蚀破坏现象。八十年代在南部引嫩工程中土坝和水渠发生严重的管涌破坏，经调查试验鉴左筑坝土料为分散性粘土。除此之外，黑龙江省北部引嫩工程乌北段75km渠堤的管涌破坏，齐齐哈尔汇东灌区6支渠堤管涌破坏，黑龙江省富裕县繁荣灌

2、区引水破坏比均山分散性粘土导致。二、分散性土坝问题原因分析（一）、分散性鉴定试验采用目前世界上通用的双比重试验法、针孔试验法、浸水试验法和交换性钠百分比法进行鉴定，通过试验可明确判定岭落水库筑坝土料属分散性粘土。（二）、分散机理分析分散性受粘土颗粒木身的矿物成份、颗粒形状和大小的彩响，还受介质的化学成份、浓度及PII值的影响。结合黑龙江省南部引嫩工程，其分散性主要是因为土中钠离子含量较高。而地下潜水由于埋深较浅，地势低洼，径流缓慢，补给以垂直交替的方式渗入，蒸发排泄为主，可溶盐分易积于土中。正是在这种漫长复杂的垂直交替为主的动态平衡中，使土中富含N

3、a离子，发育了分散性粘土。而岭落水库恰恰是因为筑坝时邻近地区缺少合适的土料而取了库区内的土来筑坝。由于土中粘土矿物的同晶替代、或与水相互作用后选择性吸附、或本身的表面分子解离等作用产生负电荷，要吸附阳离子來平衡电荷。在干燥的粘土中，交换性阳离子紧紧吸附在带电负电荷的颗粒表面，遇水以后，因吸附在表面上的阳离子浓度比较高，有向低浓度方向移动的趋势，在粘土颗粒的负电荷又有把它们束缚在邻近位置的要求，这样形成了粘土矿物的电性相反的双电层结构即固定层和扩散层。又因为溶液中的水是极性分子，它要被离子吸引并使离了发牛水化，在颗粒表面形成•层水化膜。而水化膜的丿孚

4、度取决于离了半径的人小，一般情况下，离子自身的半径越小，离子水化半径越人,形成的水化膜就越厚，Na离子形成的水化膜比Ca>Mg离子形成的水化膜要厚。随着水化膜厚度的增加，颗粒间的引力愈小，当超过颗粒间引力范I韦I时导致分散，当遇到流动的水时，分散性粘土的土粒即被带走，造成土坝破坏。三、分散性粘土坝的处理方法(%1)、土坝破坏表现特征土坝破坏的特征主要表现为：(1)、坝面上出现人小不等、深浅不一的冲蚀孔洞。孔洞的直径0.15〜0.50m,洞深0.2〜5.0m,孔洞多为垂直向下，有的孔洞从坝坡贯穿至坝脚，强降雨时可见雨水从后坝坡孔洞渗入坝体，再从坝脚渗

5、出。孔洞的发展很快，下暴雨时，工作人员在坝坡面巡视时，往往会陷入被草遮蔽的冲蚀孔道中，深可没膝。(2)、坝填土被雨水淋湿后显得特别湿软，干后特别干硬，用锄头不易挖开。从坝脚渗出的水混浊呈乳白色，积水坑里的水长久不能澄清，被当地人民称为􀀁牛奶水􀀁积水坑的水干涸后，坑底会留下很细的粘粒沉积，干后出现龟裂。(1)、坝坡草皮生长不好地方发育长度不等、深浅不一的冲沟，每逢强暴雨时，冲沟将进一步加深、加长。坝后坡护坡山于冲蚀孔洞和冲蚀沟的影响，坡面塌陷、凹凸不平、原混凝土预制块多处剥落塌陷，能见到内部的砂滤层，坝前坡现浇混凝

6、土护面见到纵横裂缝，局部塌陷不平整。(6)坝顶坑洼不平，土坝两肩冇较大的溶洞和溶沟多处，直径达0.3~0.5m,外部可见深度在0.5m以上。III-中等反应.III-IV-强烈反应-中等反应Z间・IV-强烈反应通过对东大龙口水库心墙筑坝土料的试验，土样比重试验与一般土的比重接近，比重在2.72-2.73之间，土样的颗粒组成以粉粒为主，按塑性分类均为低液限粘土，渗透系数在1.1X10-5-8.1X10-6CM/S之间，在设计控制干密度1.76克/厘米3下均属不透水土。(%1)、加强对坝体粘土的检测针孔试和碎块试验采用蒸溜水和黑龙江省南部引嫩工程河水进

7、行对比试验，其结果有些差异，针孔试验结果表明，如果试验用蒸溜水则土样1-1、2-1、3-1土样均为高分数性，当试验用水为东大龙口河水时1-2、2-2、3-2土样介于分散性和过渡性之间。碎块试验1-1、2-1、3-1土样在蒸溜水屮均冇强烈反应（强分散性）1-2.2-2、3-2土样在东大龙口河水屮均介于强烈反应和中等反应，这是因为黑龙江省南部引嫩工程河水Ca+2离子含量较高，为2.54meg/L>Na+1离子含量低为l・91meg/L、K+1离子含量0.14meg/L>Mg+2离子含量为0.99meg/L,Ca+2离子进入防渗土料后，降低了钠离子与钙离

8、子代换的速度，阻碍了土壤颗粒在水中分散、破坏结构的进程，进而改善了土料的分散性，所以用蒸溜水试验为高分散性粘土，用含钙量较