PP織物袋在陜北淤地壩滲透破壞治理中的試驗(yàn)研究.pdf

1、淤地壩是小流域綜合治理的重要水保工程措施之一，既可以增加耕地面積、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，又可以防止水土流失。上世紀(jì)70到80年代由于當(dāng)?shù)厣笆先狈ΓㄔO(shè)經(jīng)費(fèi)不足，陜北靖邊、定邊地區(qū)所建淤地壩絕大多數(shù)未布設(shè)反濾材料，導(dǎo)致淤地壩產(chǎn)生滲透破壞而成為病險(xiǎn)壩，這一問題目前一直未得到很好地解決，給當(dāng)?shù)赜俚貕喂こ處韲?yán)重的安全隱患。壩后滲透破壞已成為制約當(dāng)?shù)赜俚貕谓ㄔO(shè)的一個(gè)重要問題。論文以陜西省榆林市靖邊縣高家溝鄉(xiāng)淤地壩的筑壩土料粉砂質(zhì)壤土為研究對(duì)象，通過

2、室外模擬原淤地壩在滲流作用下的滲透破壞現(xiàn)象及過程，并用PP織物袋裝填原狀土作為反濾體對(duì)比其對(duì)滲透歷時(shí)和浸潤(rùn)線的影響。對(duì)滲透破壞之后的壩體土樣用掃描電子顯微鏡研究壩體土樣的微觀結(jié)構(gòu)和孔隙特征，用馬爾文激光粒度儀分析滲透破壞過程中的滲流泥沙顆粒級(jí)配，分析PP織物袋對(duì)滲透破壞的防治效果，為陜北靖定地區(qū)產(chǎn)生滲透破壞的淤地壩進(jìn)行除險(xiǎn)加固提供理論依據(jù)和技術(shù)支持，該項(xiàng)研究具有重要的工程實(shí)踐意義。
　　本論文的主要結(jié)論有:
　　(1)筑壩土

3、料的常規(guī)土工試驗(yàn)結(jié)論
　　試驗(yàn)分析結(jié)果表明，該筑壩土料屬于中粉質(zhì)壤土，土樣類別為低液限黏土。土料粒徑分布不均勻，不均勻系數(shù)Cu=6.12，Cc=0.90，不能同時(shí)滿足Cu＞5及Cc=1～3的條件，因此屬于不良級(jí)配的土樣，土壤較大土粒間的孔隙在滲流的作用下可被較小土粒較容易通過而造成滲透破壞。
　　(2) PP織物袋的基本性質(zhì)測(cè)定試驗(yàn)結(jié)論
　　試驗(yàn)分析結(jié)果表明，PP織物袋一方面可以更好地與砂性土結(jié)合，并保證整個(gè)袋體的穩(wěn)定

4、性，另一方面，它抗拉伸和抗撕裂程度大，再加之袋體半身孔徑較小，水流易通過，而土壤較大顆粒不易通過，所以PP織物袋適合作為淤地壩壩后防止?jié)B透破壞的反濾材料。
　　(3)壩后滲透破壞模擬試驗(yàn)結(jié)論
　　1)隨著滲透破壞的發(fā)生，兩個(gè)模擬壩壩體內(nèi)各個(gè)部位的水位高度逐漸增加到一定數(shù)值后達(dá)到穩(wěn)定，即當(dāng)前區(qū)域土體達(dá)到飽和，壩體內(nèi)水位高度從壩前向壩后總體呈降低趨勢(shì)。
　　2)由于PP織物袋袋體孔徑只容許水流和小顆粒土壤通過，因此PP織物

5、袋裝填原狀土作為反濾體在防治滲透破壞時(shí)，可以減緩壩體內(nèi)各個(gè)部位水位升高的速率并降低最大水位高度，使得壩體相對(duì)較難發(fā)生滲透破壞。另一方面，可以將壩體內(nèi)多余水分排出，降低壩體浸潤(rùn)線，減緩滲透破壞的發(fā)生。
　　3)壩體的滲透破壞過程大體可以分為:壩坡下游表層浸濕階段、滲透破壞的發(fā)生發(fā)展階段和滲透破壞階段三個(gè)階段。并且兩個(gè)模擬壩的滲透破壞過程和現(xiàn)象相似，但是PP織物袋裝填原狀土作為反濾體的淤地壩滲透破壞發(fā)生的三個(gè)階段的開始發(fā)生時(shí)間都要比原

6、土壩晚且滲流泥沙量要比原土壩小，說明PP織物袋雖不能真正地解決發(fā)生破壞的問題，但在一定程度上可以減緩滲透破壞的發(fā)生時(shí)間和破壞規(guī)模。
　　4)兩個(gè)模擬壩的滲流量隨著滲透破壞的發(fā)生均呈現(xiàn)線性增長(zhǎng)的趨勢(shì)，并且越往后增長(zhǎng)的幅度越大，即先緩慢增加后顯著增加，最后趨于穩(wěn)定，直至壩體被完全破壞;PP織物袋作為反濾體的淤地壩要比原淤地壩的滲透破壞歷時(shí)要長(zhǎng);原淤地壩的滲流效果遠(yuǎn)差于PP織物袋裝填原狀土作反濾體的淤地壩的滲流效果。
　　(4)滲

7、透破壞試樣微觀研究結(jié)論
　　1)處于壩體浸潤(rùn)線以下的土樣的孔隙率和孔隙平均直徑都要比原土料和壩體其他部位土樣大，顆粒平均直徑都要比原土料和壩體其他部位土樣小，而孔隙圓度和粒徑圓度的變化規(guī)律不明顯。處于壩體最底部的土樣從壩前向壩后孔隙率依次減小，且PP織物袋作反濾體的淤地壩土樣的孔隙率的增大程度不及原淤地壩。
　　2)原筑壩土料和兩個(gè)模擬壩的滲流泥沙顆粒分布區(qū)間主要為20μm-lOOμm，原淤地壩滲透破壞過程中通過顆粒的重新分