水库水位聚降时土工膜防渗保护层饱和程度
在库水位降落前,土石坝已经历一个高的库水位,形成稳定的渗流场,浸润线以下的土工膜防渗结构的保护层和上垫层处于饱和状态,并在上覆土体的重力作用下充分地固结。如果水位降落的速度超过孔隙水压力的消散速度,将会产生超静孔隙水压力,从而将在坝体土工膜防渗结构内残留较高的剩余孔隙水压力。所以,在库水位骤降期坝体土工膜防渗结构的安全系数会降低。孔隙水压力的计算方法主要有以下4种:
(1)对于非粘性土,由于骨架不可压缩,库水位降落引起的孔隙水压力的变化取决于孔隙水随水库水位降落而排出的速度和方向。此时,需要通过渗流计算确定水库水位骤降期坝体土工膜防渗结构内的浸润线位置,绘制瞬时流网,从而定出水库水位骤降期坝体土工膜防渗结构的孔隙水压力。
(2)通过渗流计算确定水库稳定渗流期坝体土工膜防渗结构内的浸润线位置,绘制瞬时流网,从而定出稳定渗流期坝体土工膜防渗结构的孔隙水压力,然后计算库水位骤降期坝体土工膜防渗结构的孔隙水压力。
(3)通过在土石坝中埋设的监测设备来确定库水位骤降期坝体土工膜防渗结构的孔隙水压力。
(4)目前常采用的是“代替法”,也就是将水位降落后水下的土体重量按浮重度计算,从而不必专门计算孔隙水压力的大小。可以这样做的原因有3个:①坝体土工膜防渗结构的抗剪强度是由库水位骤降前在浮重作用下坝体土工膜防渗结构处于固结状态时的应力状态决定的。②利用流网计算孔隙水压力,虽然其精度是能够保证的,但是计算起来却十分繁琐,且绘制流网有时十分困难。而坝体土工膜防渗结构的保护层和上垫层的厚度和整个坝体相比是很薄的,一般就是0.75m左右。在这样小的土体内绘制流网,难度较大。③在较薄的土体内采用“代替法”计算孔隙水压力其精度是可以保证的。
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