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摘 要：最近几年，我国的水利工程建设的水平不断提高，在施工的过程中，很多新的施工技术也不断的更新，在这样的情况下，对施工工艺也有着非常高的要求，但是在施工的过程中还是存在着非常明显的问题和缺陷，这也给工程的施工和建设带来了非常不利的影响，本文主要分析了深覆盖层上砂砾石坝渗流特性及防渗措施，以供参考和借鉴。
关键词：砂砾石坝;深覆盖层;混凝土
随着我国社会经济的高度发展，我国水利工程的建设也越来越兴盛，同时其在社会发展中所起到的作用也越来越明显，在农业生产和生活用水处理和防洪等方面都有着十分积极的作用，所以采取有效的措施，提高水利工程的建设质量和建设水平也越来越成为了人们极其重视的一个问题，但是在施工的过程中会受到各种外部因素的影响，这样就不可避免的要在一些地质情况比较复杂的地区进行施工，这种地区主要是深覆盖层的地段，抗渗性能差，同时在稳定性上也存在一定的缺陷，这就造成了水利工程的渗漏现象，所以采取有效的措施对其进行防渗处理也是施工中十分重要的一环。
1 工程施工概况
砂砾石坝通常也被人们叫做胶凝砂砾石坝，在对这种坝体进行施工的过程中需要采用面板坝和碾压混凝土坝两种坝体形式充分的结合在一起，同时还要充分的发挥两种坝体自身的独特优势，这种坝体也是近几年来出现的一种新型的坝体结构，这种坝体结构最早出现在了德国，当时主要的材料选择的是胶凝砂砾石作为最为主要的建筑材料，当时的德国已经开始使用比较现代化的设备进行运输和压实，在这种施工方式中，水泥的胶凝作用非常的明显，所以在实际的施工中也经常会体现出结构非常强的整体性和抗剪强度，所以在施工中，一个非常重要的环节就是对水泥的配合比进行严格的控制，在實际的操作中还应该对面板坝和碾压混凝土坝予以高度的重视，这样才能更好的保证工程整体的施工质量和施工进度，在更大的层面上展现出这种结构的优势，在最近几年的社会发展中，我国水工建筑建设的发展和科技的进步使得重力坝在水利工程的建设中也得到了更加普遍的应用，砂砾石坝是重力坝当中非常重要的一种形式，其稳定性和安全性也是施工中需要严格控制的两个要素，所以在设计和施工的过程中也逐渐的用更加完善和科学的施工流程对其予以操作，而且在施工之前，已经对各个环节都予以充分的了解，这样就可以将各种工程中所出现的问题和隐患予以提前预防和妥善处理，同时也能将施工过程中的外部环境影响降低到最佳水平。
2 实例工程概述
2.1 工程概况
某水电站位于干流上，枢纽布置从右至左依次为土工膜防渗砂砾石坝、泄洪闸、发电厂房、左岸副坝等建筑物。土工膜防渗砂砾石坝与上游围堰结合，整个坝顶长度为294.4m，坝顶高程3080.0m，坝基高程3052.0m，最大坝高28.0m，上游围堰堰顶高程3070.1m。坝址区由于处于高原地基体系和各大山脉的支脉上面，因此其河床多为深厚的砂砾石层。左岸上游出露有二叠系上统。河床区深厚覆盖层厚52.6～190.0m，整体呈左岸厚右岸薄特点。左岸台地覆盖层厚度变化范围为251.2～359.3m，平均厚度为300.5m。基岩顶板高程变化范围为2730.9～2830.2m，由左岸向右岸略有变高趋势，基岩面凸凹不平，左岸台地中部位置出现两个较深凹沟。
2.2 三维有限元模型
在当前的水利工程建设和施工的过程中，截渗的方法有很多种，其中，利用非饱和土渗流的原理对深覆盖层上砂砾石坝出现的此类问题进行有效的预防和处理是一种比较常见的方法，在这一过程中还要对混凝土面板的瞬态渗流值进行计算，计算出来的数据也成为了保证混凝土控制质量的一个重要的基础，在进行模型分析的过程中主要要控制两个变量，一个是模型范围，一个是边界条件。
2.2.1 模型范围
基于渗流分析的原则与计算要求确定计算模型的范围和边界。建立如下坐标系：以大地坐标（610161.3483，3292555.1476）为模型坐标原点，向为坝轴线方向，由原点往右岸截取600m。左岸截取800m。x向为顺河流方向，自上游指向下游截取300m;g向以高程为坐标，左岸山体高程截至3082.00m，河床段高程截至3081.20m。由于右岸地下水位较高，山体地形按实际高程考虑，底高程截至2838.08m;左岸和河床段底高程截至弱风化线。上下游边界为上游从坝轴线往上游截取150m。下游从坝轴线往下游截取150m。左右岸边界为左岸从原点沿坝轴线往左截取800m;右岸从原点沿坝轴线往右截取600m。
在综合分析计算区域内的地形、岩层、断层等基础上形成三维超单元网格。根据建筑物布置、岩体分层、断层构造及计算要求等信息，采用控制断面超单元自动剖分技术，取控制断面27个。首先形成三维超单元网格，节点总数209个，超单元总数2007个。
2.2.2 边界条件计算
模型中边界类型主要有：（1）水头边界。包括坝区上下游水位淹投线以下给定水头边界及给定地下水位的右侧截取边界;（2）出渗边界。为坝区上下游水位淹没线以上，左、右岸山坡的迎水面，即所有与大气接触的边界;（3）不透水边界。包括模型底面、模型上下游截取边界及左侧截取边界。
2.3 计算参数和方案
计算方案经分析对比，该工程渗流控制工况为正常蓄水情况。考虑水库正常蓄水（上游水位3076.00m，下游水位3054.53m）时大坝形成稳定渗流场情况，分析论证了坝基覆盖层及坝肩岩体的渗透稳定性，并评价了设计方案的防渗效果。
2.4 坝基三维渗流场特性分析
因为砂砾石层的渗透系数会受到很多因素的影响，所以其变化也十分的明显，渗透通道的均匀程度也比较低，所以在灌浆的过程中会出现一些质量上的问题，其中比较常见的问题就是成孔非常的困难，浆液出现扩散和离析的现象，以及不同区域灌浆效果差异较大的现象，为了更好的对这些问题进行研究和解决，本文通过一系列的实验取得了砂砾石灌浆过程中体现出的特点和具体情况的分析，按照这些资料编写了渗流计算的主要程序，同时在计算之后还对不同情况灌浆之后不同底层的稳定程度进行了详细的分析，最后将每一个分析的结果进行有效的汇总，然后给出了施工中应该注意的几个环节。首先是要根据实验的动机和具体的要求对模型进行设计，同时将其放入到模型当中，然后在规定的压力下完成灌浆施工，在经过了一周的养护工作之后还要进行压水试验，根据试验中的具体情况来选择扩散的距离和扩散的方式，这样才能更加有效的保证灌浆的效果，从而也大大提高了地层的稳定程度。
结束语
以某深覆盖层处砂砾石坝枢纽区工程为例，建立了枢纽区三维有限元模型，分析了四种不同方案下坝体和坝基的渗流特性，研究了在工程施工中，坝基混凝土防渗墙和防渗帷幕的布置措施和要求，给出了合理的防渗方案和防渗范围布置建议。
参考文献
[1]敖细平，张华.滩坑水电站坝基淤泥质深覆盖层开挖施工技术[J].科协论坛（下半月），2010（8）.
[2]王喜春，徐洪军.深覆盖层上砂砾石坝渗流特性及防渗措施分析[J].黑龙江科技信息，2012（36）.
[3]龙虹茜.深覆盖层上砂砾石坝渗流特性及防渗措施分析[J].科技致富向导，2013（12）.
关键词：砂砾石坝;深覆盖层;混凝土
随着我国社会经济的高度发展，我国水利工程的建设也越来越兴盛，同时其在社会发展中所起到的作用也越来越明显，在农业生产和生活用水处理和防洪等方面都有着十分积极的作用，所以采取有效的措施，提高水利工程的建设质量和建设水平也越来越成为了人们极其重视的一个问题，但是在施工的过程中会受到各种外部因素的影响，这样就不可避免的要在一些地质情况比较复杂的地区进行施工，这种地区主要是深覆盖层的地段，抗渗性能差，同时在稳定性上也存在一定的缺陷，这就造成了水利工程的渗漏现象，所以采取有效的措施对其进行防渗处理也是施工中十分重要的一环。
1 工程施工概况
砂砾石坝通常也被人们叫做胶凝砂砾石坝，在对这种坝体进行施工的过程中需要采用面板坝和碾压混凝土坝两种坝体形式充分的结合在一起，同时还要充分的发挥两种坝体自身的独特优势，这种坝体也是近几年来出现的一种新型的坝体结构，这种坝体结构最早出现在了德国，当时主要的材料选择的是胶凝砂砾石作为最为主要的建筑材料，当时的德国已经开始使用比较现代化的设备进行运输和压实，在这种施工方式中，水泥的胶凝作用非常的明显，所以在实际的施工中也经常会体现出结构非常强的整体性和抗剪强度，所以在施工中，一个非常重要的环节就是对水泥的配合比进行严格的控制，在實际的操作中还应该对面板坝和碾压混凝土坝予以高度的重视，这样才能更好的保证工程整体的施工质量和施工进度，在更大的层面上展现出这种结构的优势，在最近几年的社会发展中，我国水工建筑建设的发展和科技的进步使得重力坝在水利工程的建设中也得到了更加普遍的应用，砂砾石坝是重力坝当中非常重要的一种形式，其稳定性和安全性也是施工中需要严格控制的两个要素，所以在设计和施工的过程中也逐渐的用更加完善和科学的施工流程对其予以操作，而且在施工之前，已经对各个环节都予以充分的了解，这样就可以将各种工程中所出现的问题和隐患予以提前预防和妥善处理，同时也能将施工过程中的外部环境影响降低到最佳水平。
2 实例工程概述
2.1 工程概况
某水电站位于干流上，枢纽布置从右至左依次为土工膜防渗砂砾石坝、泄洪闸、发电厂房、左岸副坝等建筑物。土工膜防渗砂砾石坝与上游围堰结合，整个坝顶长度为294.4m，坝顶高程3080.0m，坝基高程3052.0m，最大坝高28.0m，上游围堰堰顶高程3070.1m。坝址区由于处于高原地基体系和各大山脉的支脉上面，因此其河床多为深厚的砂砾石层。左岸上游出露有二叠系上统。河床区深厚覆盖层厚52.6～190.0m，整体呈左岸厚右岸薄特点。左岸台地覆盖层厚度变化范围为251.2～359.3m，平均厚度为300.5m。基岩顶板高程变化范围为2730.9～2830.2m，由左岸向右岸略有变高趋势，基岩面凸凹不平，左岸台地中部位置出现两个较深凹沟。
2.2 三维有限元模型
在当前的水利工程建设和施工的过程中，截渗的方法有很多种，其中，利用非饱和土渗流的原理对深覆盖层上砂砾石坝出现的此类问题进行有效的预防和处理是一种比较常见的方法，在这一过程中还要对混凝土面板的瞬态渗流值进行计算，计算出来的数据也成为了保证混凝土控制质量的一个重要的基础，在进行模型分析的过程中主要要控制两个变量，一个是模型范围，一个是边界条件。
2.2.1 模型范围
基于渗流分析的原则与计算要求确定计算模型的范围和边界。建立如下坐标系：以大地坐标（610161.3483，3292555.1476）为模型坐标原点，向为坝轴线方向，由原点往右岸截取600m。左岸截取800m。x向为顺河流方向，自上游指向下游截取300m;g向以高程为坐标，左岸山体高程截至3082.00m，河床段高程截至3081.20m。由于右岸地下水位较高，山体地形按实际高程考虑，底高程截至2838.08m;左岸和河床段底高程截至弱风化线。上下游边界为上游从坝轴线往上游截取150m。下游从坝轴线往下游截取150m。左右岸边界为左岸从原点沿坝轴线往左截取800m;右岸从原点沿坝轴线往右截取600m。
在综合分析计算区域内的地形、岩层、断层等基础上形成三维超单元网格。根据建筑物布置、岩体分层、断层构造及计算要求等信息，采用控制断面超单元自动剖分技术，取控制断面27个。首先形成三维超单元网格，节点总数209个，超单元总数2007个。
2.2.2 边界条件计算
模型中边界类型主要有：（1）水头边界。包括坝区上下游水位淹投线以下给定水头边界及给定地下水位的右侧截取边界;（2）出渗边界。为坝区上下游水位淹没线以上，左、右岸山坡的迎水面，即所有与大气接触的边界;（3）不透水边界。包括模型底面、模型上下游截取边界及左侧截取边界。
2.3 计算参数和方案
计算方案经分析对比，该工程渗流控制工况为正常蓄水情况。考虑水库正常蓄水（上游水位3076.00m，下游水位3054.53m）时大坝形成稳定渗流场情况，分析论证了坝基覆盖层及坝肩岩体的渗透稳定性，并评价了设计方案的防渗效果。
2.4 坝基三维渗流场特性分析
因为砂砾石层的渗透系数会受到很多因素的影响，所以其变化也十分的明显，渗透通道的均匀程度也比较低，所以在灌浆的过程中会出现一些质量上的问题，其中比较常见的问题就是成孔非常的困难，浆液出现扩散和离析的现象，以及不同区域灌浆效果差异较大的现象，为了更好的对这些问题进行研究和解决，本文通过一系列的实验取得了砂砾石灌浆过程中体现出的特点和具体情况的分析，按照这些资料编写了渗流计算的主要程序，同时在计算之后还对不同情况灌浆之后不同底层的稳定程度进行了详细的分析，最后将每一个分析的结果进行有效的汇总，然后给出了施工中应该注意的几个环节。首先是要根据实验的动机和具体的要求对模型进行设计，同时将其放入到模型当中，然后在规定的压力下完成灌浆施工，在经过了一周的养护工作之后还要进行压水试验，根据试验中的具体情况来选择扩散的距离和扩散的方式，这样才能更加有效的保证灌浆的效果，从而也大大提高了地层的稳定程度。
结束语
以某深覆盖层处砂砾石坝枢纽区工程为例，建立了枢纽区三维有限元模型，分析了四种不同方案下坝体和坝基的渗流特性，研究了在工程施工中，坝基混凝土防渗墙和防渗帷幕的布置措施和要求，给出了合理的防渗方案和防渗范围布置建议。
参考文献
[1]敖细平，张华.滩坑水电站坝基淤泥质深覆盖层开挖施工技术[J].科协论坛（下半月），2010（8）.
[2]王喜春，徐洪军.深覆盖层上砂砾石坝渗流特性及防渗措施分析[J].黑龙江科技信息，2012（36）.
[3]龙虹茜.深覆盖层上砂砾石坝渗流特性及防渗措施分析[J].科技致富向导，2013（12）.