浅析劈裂灌浆技术在堤坝防渗加固中的应用

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1、浅析劈裂灌浆技术在堤坝防渗加固中的应用　　摘要：劈裂灌浆技术是一种充分利用堤坝内应力分布规律并在一定压力下进行的灌浆技术，对提高堤坝的防渗能力有明显的效果，同时对堤坝及坝基密实度的提高也有很好的加固效果，相比其他的堤坝防渗加固措施，其见效显著而投资很小，值得大力推广。　　关键词：劈裂灌浆土坝应力压力浆脉浆坝互压排水固接防渗能力工程实例　　中图分类号：TV698文献标识码：A文章编号：1674-098X（2016）11（b）-0037-03　　1劈裂灌浆的涵义　　劈裂式灌浆就是运用填筑堤坝内土应力分布规律，按土体能承受的最小拉力方向（薄弱面），在一定的灌浆压力下，将堤坝沿其方向（对土

2、坝或者堤防而言，薄弱面一般是纵轴线方向）劈裂，同时灌注适合工程加固要求的泥浆，形成连续的防渗泥墙。由于其灌浆压力较一般充填式灌浆大，从而可以更有效地充填堤坝内的漏洞、裂缝或切断堤坝内的软弱夹层，最终达到提高坝体的防渗能力和坝体填筑的密实度的要求，同时通过浆、坝互压和湿陷，使坝体内部应力重新分布，提高坝体变形稳定性。另外，由于坝体对坝基长期的作用，根据土力学相关知识可以知道，坝基的应力分布也会具备与坝体相似的规律（在一定深度范围内），从而在其应力影响范围内，也可顺利将坝基劈裂，大大提高坝基防渗能力和坝基密实度等作用。　　2劈裂式灌浆机理　　2.1坝体的可灌性及泥浆劈裂的理论分析　　在

3、劈裂式灌浆技术运用之前，人们曾一度认为，要通过灌浆充填加固坝体的空隙，其可灌性主要取?Q于灌浆材料颗粒的大小与空隙大小的比值，这种理论导致当时对灌浆材料的颗粒细度要求越来越细，对充填式灌浆起到了很大的推动作用。可是后来人们发现，粘土心墙这样的细颗粒防渗体防渗性能出现问题的时候，灌浆材料的细度很难满足工程要求，而且由于其机理是靠细颗粒充填，其充填的压力也较低，如果增大灌浆压力，则会因为土体抗拉能力较低而将原本裂缝很少、很小的防渗体主动劈开，不但充填空隙的目的不能很好地达到，而且会因为裂缝的增加而导致渗漏加剧，因此充填灌浆对这类细颗粒防渗土体的加固效果不太理想。后来通过实验证明，在灌浆

4、压力作用下的粘土泥浆，当灌浆压力超过一定值时，以渗透和劈裂两种形式出现，对具有小孔隙的细砂、粘土，只能以劈裂的形式存在。在此实验的基础上，引发了人们对主动劈裂堤坝的探索和分析，经过不断尝试和分析，最终产生了劈裂式灌浆技术，其机理主要是：通过主动的压力灌浆，浆液会自动寻找土体本身的薄弱面，随着压力的增大，会将之劈开，使其应力释放并重新分布，达到新的平衡，同时也就达到加固土体的目的。加固主要表现在两方面：其一，通过灌浆使灌浆材料沿最薄弱的应力面将其劈开，并同时主动充填，形成连续的防渗体；其二，由于灌浆压力较大，可以击穿部分空洞、孔隙及裂缝之间的土体，因此对劈裂土体两侧的空洞、孔隙及裂缝

5、等充填效果更加理想，从而在提高坝体土料或心墙的干密度效果方面，也有显著效果。由上述机理可知，劈裂灌浆不会像充填灌浆一样受到灌浆压力的限制（原则是劈开为止），也没有必要担心由于灌浆而新增裂缝，而是主动地找到堤坝内部本身的薄弱面，在将其劈开的同时对其进行充填加固，达到新的应力平衡和稳定。　　堤坝一般为梯形断面，横向高度随两侧坡比逐渐变化，因此在自重作用下，堤坝纵轴线附近（坝顶或心墙顶宽范围内）由于两侧的拉力效应而成为其最小主应力面，或者说，一般情况下，在堤坝顶宽范围或心墙顶宽范围内的土层本身就受有两侧土体向两边的拉力作用，只是在正常情况下，这个拉力不能导致土体的拉裂，但已经将土体本身抗

6、拉能力大大降低（土体的这种被拉而没有拉裂的状态被称为弱应力状态），因此，一旦沿这个方向进行压力灌浆，即给其增加一个外在拉力，将会导致其劈开，因此，均质土坝、心墙粘性土等等都是可灌的，其可灌性决定于压力泥浆对它的劈裂程度和其本身抗拉能力的折减多少。由此可知，灌浆压力对坝体劈开的方向、长短和宽度，与原坝体的应力分布和大小关系密切。在灌浆压力作用下，坝体总会寻找其最薄弱面（最小主应力作用面）劈开。因此，按照堤坝的一般（尤其是梯形基本对称断面）应力分布规律，通过合理的灌浆工艺，就可以实现对坝体有计划的劈裂，以达到消除隐患且稳定坝体的目的。　　2.2防渗浆脉的厚度一般规律　　由于堤坝、心墙等

7、一般为两侧带有一定坡比的分层填筑体，在堤坝的深度方向为地球，几乎可以认为是无限远，故该方向应力最大，为第一主应力，沿坝体纵轴线方向比横向要长得多，所以该方向应力为第二主应力，故最小主应力方向一般存在于横向。　　一般情况下，堤坝的体型均可简化为基本对称梯形或等腰三角形（坝高较大的或者坡比较缓的），同时堤坝的土体在正常情况下均是分层填筑的，因此在靠近两侧坡体的土柱高度较小，其绝对变形量也相应较小（这里假设填筑标准一致），而位于堤坝中心附近（堤坝顶宽度或心墙顶宽范围）的土柱