2020年一建《水利水电》知识点之水工建筑物设计方法之渗流分析

2020年一建《水利水电》知识点之水工建筑物设计方法之渗流分析

渗流分析

对于土石坝，因它的坝体材料在一定程度上是透水的，一般允许有限的水流通过其坝体而运动，所以土石坝除研究地基的渗流外，还要研究土石坝坝体中的渗流以及坝体内产生的孔隙压力。

导致大坝灾难性破坏的原因及基本模式有五种：①溢洪道的泄洪能力不足，洪水漫过原来按不过水坝设计的坝顶，溢流而下;②坝体连同部分地基沿软弱面发生滑移破坏;③坝体因扬压力过大而沿坝基面滑动;④坝体或坝基因管涌或流土而破坏;⑤坝的上、下边坡发生滑移破坏。渗流在后四种模式中起着重要的作用。此外，水库水的过量渗漏、水库岸坡的稳定性、水库诱发地震等，也都与渗流的作用密切相关。

根据大坝的结构特点和设计要求，进行如下三方面的计算就可达到选取恰当的防渗措施和校验建筑物在渗流作用下是否安全的目的。

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(一)确定渗透压力

对于混凝土坝(或水闸)地基中的有压渗流，要确定沿建筑物地下轮廓线的渗透压力分布，计算扬压力，以便验算建筑物的稳定性。对于土石坝的无压渗流，应确定浸润线位置和坝体、坝基内的渗透力分布，以便验算坝坡和坝基的稳定，确定防渗体(防渗铺盖、斜墙、心墙或截水墙等)的长度和厚度等几何尺寸。

(二)确定渗透坡降(或流速)

首先应确定渗流的出逸坡降，验算出口处有无发生局部流土和管涌破坏的危险。对于粗细粒两层土的交界面，以及坝底与地基的接触面，则应检验是否会发生接触冲刷和流土。对于土石坝坝体中的各种防渗体，也应验算其抗渗强度是否满足要求。

(三)确定渗流量

需要计算流入下游地基或排水设备的渗流量，以便为估算水库的漏水损失和确定排水设各提供可靠的设计依据。

岩体的渗流问题，实质上是通过裂隙介质的水的流动问题，要正确计算上述三项指标是比较困难的，只能作近似计算。对于某些松散的岩体，以及节理裂隙发育且无规律的岩体，也可视为多孔介质进行计算。

对于十分重要或地质条件复杂的水利水电枢纽，宜选取足够大的渗流域，进行枢纽坝区的三维渗流计算，确保满足上述三项指标。

对土石坝，还应确定浸润线的位置。