江新联围睦州堤段填塘固基渗流稳定分析

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1、江新联围睦州堤段填塘固基渗流稳定分析陈小丹曾进群李德吉杜秀忠张挺谢应恩（广东省水利水电科学研究院，广州，510610）摘要：江新联围采用填塘固基方案进行应急除险加固，在堤内坡脚处增设一级8m宽戗台，本文对该堤加固处理后的渗流稳定进行分析和计算，并在此基础上进行安全评价。关键词：渗流分析达标加固填塘固基1前言江新联围位于珠江三角洲的中西部，是珠江三角洲五大堤围之一，干堤总长94.4km，睦州段35+580～46+850堤段是江新联围的一部分。该堤段由于存在不少安全隐患，2002年该堤段进行了应急除险加固。在应急除险

2、加固工程的批文中认为该堤段“背水坡脚临塘多，是诱发渗透变形（如管涌）的隐患”，“要求最大压渗长度，按护堤脚地30米范围内作填塘固基处理，在其末端需设置干砌石界墙”。加固后，堤轴线基本按原干堤堤线走向，堤面宽度7m，在堤内坡脚处增设一级8m宽戗台。本文对加固后大堤是否会存在渗透变形（如管涌）的安全隐患，加固后戗台的宽度是否满足渗透稳定性要求等问题进行分析计算，并在此基础上进行安全评价。2工程设计方案该堤防的工程级别为2级，防洪标准按五十年一遇洪水设计。堤面宽度7m，在堤内坡脚处增设一级8m宽戗台，戗台面比设计堤面高

3、程低3m。堤身背水坡（内坡）坡比为1:2，迎水坡（外坡）坡比为1:2.5。堤身迎水坡填筑粘性土，背水坡和戗台填筑风化土。堤身设计标准断面见图1。b图1堤身设计标准断面3渗透稳定分析和工程评价3.1堤基工程地质条件分析根据地质报告，本堤段不存在影响堤基渗流的强透水层，堤基的主要岩土层为淤泥，其渗透-6-8性很小，根据土工试验，淤泥的渗透系数为1.52×10～7.63×10cm/s，属于微透水～极微透水地基土；透水性稍强的是含泥中粗砂，但由于其埋藏较深，顶板埋深为17～35m，而且大多呈透镜体状，因此，不会对堤基渗流

4、产生不利影响。-4堤身为人工填土，以粘性素填土为主，根据注水试验，渗透系数K＝2.4×10cm/s，透水性294中等。根据以上情况，可以初步认为只要堤身不发生渗透变形，堤基不会出现渗透变形和破坏。3.2剖面有限元渗流计算分析设计方案中对堤身迎水坡填筑粘性土，背水坡和戗台填筑风化土的思路是正确的。设计单位计算渗透变形时土层渗透系数的选取主要依据地质勘察报告且偏于安全考虑，参数的取值基本合理。表1土层渗透系数（单位：cm/s）为验证该渗透变形计算结果，我们采用我们单位自主研制开发的剖面渗流计算重新对标土层粘性素填土淤

5、泥风化土准断面的渗流进行复核计算。外江水位取3.80m，-4-5-3渗透系数2.4×101.5×103.5×10堤内水位50m，堤顶高程4.80m，高程-2.0m以下为淤泥，以上为堤身填土。土层计算参数取值与设计单位的取值相同，见表1。3根据计算，剖面渗流量为0.18m/day/m，浸润线在原土堤的逸出点低于戗台面高程0.8m左右，在戗台的逸出点高程与堤内水位相同，即为0.5m，计算结果与设计单位基本一致，剖面渗流的流网见图2。图2剖面渗流计算结果3.3渗透变形验算根据土料试验成果，堤身风化土的颗粒比重Gs＝2.

6、87，孔隙率n＝e/（1+e）＝0.688/（1+0.688）＝0.408，风化土的颗分曲线见图3，分布曲线见图4。）%1009080706050403020小于某粒径的土粒含量（1001001010.10.010.001粒径（mm)图3风化土颗分曲线29530）%25201510某粒径的土粒含量（501001010.10.010.001粒径（mm)图4风化土分布曲线根据颗分曲线，d70＝1.0，d60＝0.25，d30＝0.018，d10＝0.002，d70、d60、d30和d10分别为颗分曲线上对应于颗粒含量

7、70%、60%、30%和10%的土颗粒粒径（单位均为mm）。土的不均匀系数为Cu＝d60/d10＝0.25/0.002＝125>5曲率系数为22Cc＝d30/（d60×d10）＝0.018/（0.25×0.002）＝0.648<1由于该土不能同时满足Cu≥5，且Cc＝1～3的条件，所以属于级配不良土。根据分布曲线，该曲线属于双峰曲线，双峰之间的谷点对应粒组的土粒含量P＝5%>3%，因此，该土属于级配连续土。对于级配连续土，区分粗粒和细粒粒径的界限粒径为d＝dd＝1×0.002＝0.045f7010根据颗分曲线，d

8、f＝0.045所对应的细粒颗粒含量为Pc＝40.0％由于该土的不均匀系数Cu＝125>5，且Pc＝40.0％>35%，根据《水利水电工程地质勘察规范》GB50287-99，堤身渗透变形类型属于流土，不会发生管涌现象。流土型土的临界水力坡降为Jcr＝（Gs－1）（1-n）＝（2.87－1）（1－0.408）＝1.107取安全系数K＝2，得渗透变形允许水力坡降为J允许＝Jcr