水利水電工程師知識點：滲流分析

一、土壩滲流

滲流分析的內容包括確定浸潤線的位置;確定滲流的主要參數——滲流流速與坡降;確定滲流量。進行滲流分析的方法較簡單的有水力學法和流網法。

(一)水力學法

假定壩體內土質是均質的，各方向的滲透系數相同;滲流是層流，符合達西定律，任一鉛直線上的流速和水頭是常數。

(二)流網法

流網法是一種圖解法，滲流場內由流線和等勢線構成的網格稱為流網。

二、閘基滲流

閘基滲流計算的目的，在于求解滲流區內的滲透壓力、滲透坡降、滲透流速及滲流量。進行滲流分析的方法較簡單的有流網法和阻力系數法。

三、滲透系數

滲透系數是反映土的滲流特性的一個綜合指標。滲透系數的大小主要取決于土的顆粒形狀、大小、不均勻系數及水溫，一般采用經驗法、室內測定法、野外測定法確定。

四、滲透變形

滲透變形又稱為滲透破壞，是指在滲透水流的作用下，土體遭受變形或破壞的現象。

一般可分為管涌、流土、接觸沖刷、接觸管涌或接觸流土等類型。破壞性的滲透變形能夠導致水工建筑物的失事。

滲透變形

(1)管涌— 非黏性土 — 小顆粒穿過大顆粒

1)臨界坡降

2)破壞坡降

管涌：允許坡降 = 臨界坡降/K

(2)流土 — 非黏性土 — 顆粒群同時移動

— 黏性土 — 隆起、斷裂、浮動

流土：允許坡降 = 破壞坡降/K’

(3)接觸沖刷—兩種顆粒土 —水流沿著交界面引起沖刷

(4)接觸流土和接觸管涌

— 兩種介質(至少一中顆粒土) — 接觸面

(5)防止滲透變形的工程措施

產生管涌和流土的條件主要取決于滲透坡降和土的顆粒組成。因此，設計中應當盡量降低滲透坡降，同時增加滲流出口處土體抵抗滲透變形的能力。具體工程措施為：

1.設置水平與垂直防滲體，增加滲徑的長度，降低滲透坡降或截阻滲流。

2.設置排水溝或減壓井，以降低下游滲流口處的滲透壓力，并且有計劃地排除滲水。

3.對有可能發生管涌的地段，應鋪設反濾層，攔截可能被滲流帶走的細小顆粒。

4.對有可能產生流土的地段，則應增加滲流出口處的蓋重。蓋重與保護層之間也應鋪設反濾層。應當指出，滲透變形可以是單一形式出現，也可以是以多種形式出現于不同部位。

(六)反濾層和過渡層

反濾層的作用是濾土排水，防止在水工建筑物滲流出口處發生滲透變形。在土質防滲體與壩身或與壩基透水層相鄰處以及滲流出口處，必須設置反濾層。對反濾層的要求是：

1.相鄰兩層間，顆粒較小的一層的土體顆粒不能穿過較粗的一層土體顆粒的孔隙;

2.各層內的土體顆粒不能發生移動，相對要穩定;

3.被保護土壤的顆粒不能夠穿過反濾層;

4.反濾層不能夠被淤塞而失效;

5.耐久、穩定，在使用期間不會隨著時間的推移和環境的影響而發生性質的變化。

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