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1、第29卷第6期华北水利水电学院学报Vol.29No.62008年12月JournalofNorthChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPowerDec.2008文章编号:1002-5634(2008)06-0039-03混凝土面板裂缝渗流计算与分析121苏玉杰,赵慧珍,徐家海(1.浙江省水利河口研究院,浙江杭州310020;2.华北水利水电学院,河南郑州450011)摘要:混凝土面板堆石坝的防渗面板容易产生裂缝,裂缝的渗流状态与形式对坝体安全有着直接的
2、影响.采用岩体裂缝渗流的理论计算方法,结合工程实例对防渗面板裂缝内部的渗流状况及形态进行分析,确定了防渗面板裂缝的渗流状态,为其防渗处理及加固提供了依据.关键词:防渗面板;裂缝;渗流计算中图分类号:TV223.4文献标识码:A混凝土面板作为堆石坝的防渗体,其防渗能力对水力光滑缝中的层流,沿程的摩阻系数为是影响大坝渗流安全的主要因素.由于受大坝变形24v24bvbλb==,Re=(3)及环境因素的影响,防渗面板容易产生结构裂缝,从bvbRev而影响大坝整体的防渗性能.对于面板裂缝,目前一对于有一定粗糙度的裂缝,需
3、考虑水流穿经凸般采用现场检测的方法,检测内容仅局限于裂缝宽起物排列间隙的曲折迂回流动,根据路易斯(Louis)度、长度及深度.由于裂缝填充物质、裂缝裂隙分布实验成果,对于粗糙缝的计算公式为:1.5等因素的影响,裂缝内部的渗流状态、渗流形式较为24Δ层流λb=1+8.8(4)复杂,笔者采用岩体裂缝渗流的理论计算方法,结合Re2b1.5-1工程实例对裂缝的渗流状态进行了初步的分析与q=b3Jg12v1+8.8Δ(5)2b研究.1Δ紊流=-22lg(6)1裂缝渗流的理论计算方法λb1.9×2b1.51.9×2b1.1
4、裂缝的水力特性q=4bJglg(7)Δ裂缝中的水流运动问题属于水力学问题,可直1.2判定防渗面板裂缝中的达西流接引用二平行板间水流的基本公式.对于缝壁光滑一般来说,裂缝的粗糙率越大,宽度越小,水力的裂缝,当层流时单位宽度上的缝际流量为3比降也不大时,其流动在很大范围内符合达西定律.gbJq=dvb=(1)根据罗米日(Ρомизе)在平行玻璃面板粘石英砂的12v式中:vb为缝中平均水流速度;b为裂缝张开度;J为试验,缝宽限制在0.5cm以下,绝对糙率Δ为缝中水流的水力坡度;g为重力加速度;v=μ/ρ,为0.2cm
5、,仍属达西流.运动粘滞系数.1.3裂缝渗透系数若裂缝不是均匀的张开度,可按下式取裂缝张在计算中分2种情况对裂缝渗流进行计算.开度的平均值1.无充填情况.由式(6)和(8)可知裂缝中的渗bmax33透系数为:b=∫bf(b)db(2)1.5-1bmin2Δ层流K=gb12v1+8.8(8)式中f(b)为裂缝张开度的分布函数.2b收稿日期:2008-06-25作者简介:苏玉杰(1979—),男,河南开封人,工程师,硕士,主要从事水库大坝渗流安全分析方面的研究.40华北水利水电学院学报2008年12月1.9表1面板及
6、垫层综合渗透系数反演计算结果紊流k=4glgb(9)Δ/2b面板综合通过面板2.有充填情况.实际工程中,在渗透压力与水流实测渗漏量工况渗透系数渗漏量-1/(L·s)的作用下,水中的细颗粒逐渐地填到裂缝里面,使得/(cm·s-1)/(L·s-1)裂缝中的渗透系数逐渐变小,因此,裂缝中的渗透系未浇钢筋混数有可能比上述公式得出的数值小.根据无粘性土凝土面板127.0—125.47的渗透特性可知,裂缝充填后的渗透系数可表示为面板运行-61.50.90×101.0232初期k=234nd20(10)式中:n为充填物的孔隙
7、率;d20为土的等效粒径,cm.2.2裂缝渗流分析根据现场检测,面板裂缝宽为0.2～0.4cm,通2工程实例过面板裂缝的最大水力比降平均约为5.8,裂缝渗某水库大坝为钢筋混凝土面板干砌块石坝,最流属达西流.理论计算通过裂缝渗漏量,分别假定裂缝有、无填充物质,计算结果与实测渗漏量进行对大坝高42.5m,坝顶长175m,坝顶宽5.5m,坝体比,分析裂缝渗流状况.防渗体采用钢筋混凝土防渗面板.工程于1981年开1.无填充物情况.假定裂缝糙率分别为0.05,始蓄水,当时以上游0.7m厚的混凝土垫层作为临时防渗体,工程运
8、行至1983年4月,大坝补浇钢筋660.10,0.15cm,对通过裂缝的渗漏量进行计算,计算成果见表2.混凝土防渗面板.面板厚度0.5m,抗压强度平均为41.9MPa,混凝土抗渗标号W8.水库运行至1989年表2无充填裂缝在不同裂缝糙率情况下渗流计算成果后,大坝因产生不均匀沉降,面板出现4条垂直裂裂缝糙率渗透系数渗流量缝,2001年对上游钢筋混凝土防渗面板裂缝表面也雷诺数/cm-1-1
