CN107273564A - 一种基于折减系数的渗流安全评价方法 - Google Patents

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任苇
胡生宏
王君利
周开平
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PowerChina Northwest Engineering Corp Ltd
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Guodian Tibet Niyang River Basin Hydropower Development Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种基于折减系数的渗流安全评价方法，包括以下步骤：1、收集闸坝上游水位H上、下游水位H下、防渗墙后渗压计的水位H1,其中，该闸坝为建筑在覆盖层上的闸坝；2、采用公式计算防渗墙折减系数；3、若防渗墙折减系数允许值确定，则进行三维有限元分析，计算防渗墙后渗压计算成果，推求防渗墙折减系数计算值，作为渗流安全允许值的基本依据。本发明通过三维有限元分析，计算防渗墙后渗压计算成果，推求防渗墙折减系数计算值，作为渗流安全允许值的基本依据。本发明基于折减系数的渗流安全评价方法简单、准确度高。

Description

一种基于折减系数的渗流安全评价方法
技术领域
本发明属于深厚覆盖层基础闸坝领域，具体涉及一种基于折减系数的渗流安全评价方法。
背景技术
河床深厚覆盖层是指堆积于河谷之中，厚度大于40米的第四纪松散堆积物，我国西南地区，特别是西藏地区河床深厚覆盖层分布尤为广泛，一般厚度均在100米以上，局部地区厚度可达300至600米不等，具有保存完整性、多样性、典型性特点，在实际工程实践中，受地形地质条件限制，往往需要在深厚覆盖层上修建具有挡水功能的重力式混凝土闸坝。
深厚覆盖层这种复杂的不良地基条件给水利水电工程建设带来了一定的困难，据Larocque统计，因坝基问题而失事的大坝，约占失事大坝的25％，另据不完全统计，国外建于软基及覆盖层上的水工建筑物，约有一半事故是由于坝基渗透破坏、沉陷太大或滑动等因素导致的。
深厚覆盖层闸坝渗流安全监测设计时,考虑到渗流量监测必要性不大，而且需要增设截渗墙、设置量水堰，从而导致工程投资大幅度增加。因此同样采取渗透坡降为主、渗透量为辅的原则。
实际防渗墙施工中,难免出现底部开衩、相邻槽段搭接不良等缺陷，对于重要工程，应开展缺陷渗流影响分析，提出合理的工程措施建议。多布水电站缺陷渗流分析表明：当防渗墙存在施工缺陷时，防渗墙相邻槽段间由于搭接不良出现裂缝对计算区域渗流场的影响远大于底部分叉产生的影响。工程防渗墙插入相对不透水层较大，防渗墙相邻槽段底部分叉缺口顶端位于相对不透水层顶面以下，因而防渗体系整体完整性无显著破坏，防渗体系整体防渗能力也无明显变化，仅底部分叉造成的局部漏水引起局部渗流场变化。而防渗墙相邻槽段间出现接缝时，由接缝上下贯穿形成渗流通道，直接影响坝基相对不透水层上部覆盖层渗流场，对漏水量、墙后自由面、各部位的渗透坡降均产生较大的影响。防渗墙应严格按技术规范施工，建议在施工过程中，保证槽孔几何尺寸和位置、钻孔偏斜、入岩深度(相对不透水层)、槽段接头等符合设计规范要求。
有鉴于此，提出一种渗流监测分析方法，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于折减系数的渗流安全评价方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
一种基于折减系数的渗流安全评价方法，包括以下步骤：
步骤一、收集闸坝上游水位H上、下游水位H下、防渗墙后渗压计的水位H1,其中，该闸坝为建筑在覆盖层上的闸坝；
步骤二、采用下述公式计算防渗墙折减系数，
其中，a为防渗墙折减系数；
步骤三、若防渗墙折减系数允许值确定，则进行三维有限元分析，计算防渗墙后渗压计算成果，推求防渗墙折减系数计算值，作为渗流安全允许值的基本依据。
上述的一种基于折减系数的渗流安全评价方法，收集所述闸坝上游水位H上的具体位置为：垂直防渗墙上游处的扬压力水头。
上述的一种基于折减系数的渗流安全评价方法，收集所述闸坝下游水位H下的具体位置为：垂直防渗墙下游处的扬压力水头。
本发明的有益效果：
本发明通过三维有限元分析，计算防渗墙后渗压计算成果，推求防渗墙折减系数计算值，作为渗流安全允许值的基本依据。本发明基于折减系数的渗流安全评价方法简单、准确度高。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
本实施例公开了一种基于折减系数的渗流安全评价方法，包括以下步骤：
步骤一、收集闸坝上游水位H上、下游水位H下、防渗墙后渗压计的水位H1,其中，该闸坝为建筑在覆盖层上的闸坝；
步骤二、采用下述公式计算防渗墙折减系数，
其中，a为防渗墙折减系数；
步骤三、若防渗墙折减系数允许值确定，则进行三维有限元分析，计算防渗墙后渗压计算成果，推求防渗墙折减系数计算值，作为渗流安全允许值的基本依据。
上述的一种基于折减系数的渗流安全评价方法，收集所述闸坝上游水位H上的具体位置为：垂直防渗墙上游处的扬压力水头。
上述的一种基于折减系数的渗流安全评价方法，收集所述闸坝下游水位H下的具体位置为：垂直防渗墙下游处的扬压力水头。
深厚覆盖层闸坝渗流安全监测设计时,考虑到渗流量监测必要性不大，而且需要增设截渗墙、设置量水堰，从而导致工程投资大幅度增加。因此同样采取渗透坡降为主、渗透量为辅的原则。
本发明是参考《水工建筑物荷载设计规范》混凝土坝的扬压力计算公式有关概念，对于一般岩基上的重力坝来讲，一般在上游坝内设置帷幕灌浆及排水，规范规定：当坝基设有帷幕和排水孔时，坝底面上游(坝踵)处的扬压力水头为H1，排水孔中心线处为H2+α(H1-H2)，下游(坝址)处为H2，其余各段依次以直线连接，α为渗透压力强度系数。
对于建筑在覆盖层的闸坝，上游垂直防渗相当于坝基帷幕，由于坝基本身透水性较强，不需要设置排水孔，扬压力分布与岩基上重力坝类似，按照上游库水位H上，下游水位为H下，防渗墙后第一支渗压计渗压测值计算水位为H1，则防渗墙折减系数α计算公式为：
对于防渗墙折减系数允许值确定，有两种方法可以考虑，首先进行三维有限元分析，计算上述部位渗压计算成果，可以推求防渗墙折减系数计算值，作为渗流安全允许值的基本依据。
根据资料显示，吉牛电站正常挡水时上下游水头差19m，计算防渗墙后折减系数为0.37；锦屏二级电站正常挡水时上下游水头差23m，计算墙后折减系数为0.15；福堂电站正常挡水上下游水头差21m，运行监测表明，河床坝段墙后折减系数小于 0.1，两岸坝段墙后折减系数一般在0.2-0.3，多布水电站正常挡水时上下游水头差 21m，运行监测表明，河床坝段墙后折减系数0.2-0.35；因此，一般工程折减系数安全值可按0.2～0.4考虑。
本发明通过三维有限元分析，计算防渗墙后渗压计算成果，推求防渗墙折减系数计算值，作为渗流安全允许值的基本依据。本发明基于折减系数的渗流安全评价方法简单、准确度高。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于折减系数的渗流安全评价方法，包括以下步骤：
步骤一、收集闸坝上游水位H上、下游水位H下、防渗墙后渗压计的水位H1,其中，该闸坝为建筑在覆盖层上的闸坝；
步骤二、采用下述公式计算防渗墙折减系数，
其中，a为防渗墙折减系数；
步骤三、若防渗墙折减系数允许值确定，则进行三维有限元分析，计算防渗墙后渗压计算成果，推求防渗墙折减系数计算值，作为渗流安全允许值的基本依据。
2.如权利要求1所述的一种基于折减系数的渗流安全评价方法，其特征在于，收集所述闸坝上游水位H上的具体位置为：垂直防渗墙上游处的扬压力水头。
3.如权利要求1所述的一种基于折减系数的渗流安全评价方法，其特征在于，收集所述闸坝下游水位H下的具体位置为：垂直防渗墙下游处的扬压力水头。
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