浅谈劈裂灌浆在水库土坝中的防渗加固机理.doc

浅谈劈裂灌浆在水库土坝中的防渗加固机理.doc浅谈劈裂灌浆在水库土坝中的防渗加固机
理
论文关键词：坝体加固劈裂灌浆数值模拟分析
论文摘要：用劈裂灌浆防渗加固技术来改进坝体的稳 定性，是堤坝加固领域的一种非常有效的加固方法，多年 来该技术在中小型水库上坝防渗加固中得到广泛应用。本 文针对土坝劈裂灌浆加固机理进行分析研究，并分析施工 过程中注意事项。
0引言
在世界大多数国家中，土石坝建设在坝工方面一直居 于首位。世界土石坝得到迅速发展的同时，也发生过较多 的事故，为这种发展付出了代价。可以说每一次土石坝技 术的重大进步，都和事故的教训有关。对于出现老化及异 常情况的土石坝，为了防止其产生渗透破坏直至产生溃坝 等工程事故，必须根据情况对其进行修补加固。土石坝建 成后，经过多年运行，坝体产生老化是普遍存在的问题。 当坝的力学稳定性或水力学稳定性受到损害时就要发生事 故。据国内外学者统计，由渗透破坏造成事故的，约占全 部事故的30%-40 %o所以，土石坝的防渗加固，在世界范
围的水库险坝的处理中占有很重要的位置。近年来，为了 水库的防洪安全，我国政府利用国债资金，在全国范围内 开展大规模的病险水库处理。本文就劈裂灌浆技术在水库 土坝中的防渗加固机理分析，然后提出运用流固耦合分析 方法进行模拟的思路。
1劈裂灌浆方法研究
堤坝劈裂灌浆技术是在总结了传统的堤坝灌浆技术的 经验教训，分析了堤坝裂缝的成因以及泥浆劈裂堤坝规律 的基础上提出来的。美国在1 970年即采用灌浆的方法处理 了希尔克里格坝，该坝建成后在心墙与山坡接头处出现漏 水；英国60年代初期建成的巴尔德赫德坝，发现心墙裂缝 后，60年代末期也采用灌浆的办法进行处理；还有西班牙 的阿尔庞上坝、墨西哥的勒克萨坝都采用过灌浆的方法进 行处理，当时由于人们的种种担心，致使这门技术未能得 到发展。
我国解放初期在黄河大堤首次用钢钎探测隐患，然后 进行灌浆，取得了较好的效果。而后在一些中小型水库上 坝上进行充填式灌浆。到了 70年代该技术开始用于处理一 些大中型水库的坝体隐患。到了 70年代后期，人们总结了 充填灌浆的经验教训，分析了坝体裂缝成因和灌注泥浆劈
裂坝体的规律，提出了土坝坝体劈裂灌浆理论。劈裂灌浆 与充填式灌浆有本质的区别。坝体劈裂灌浆是从产生坝体 隐患的原因入手，利用坝体小主应力的分布规律进行布孔, 利用水力劈裂原理，施加一定的灌浆压力，有计划有控制 地劈裂坝体，灌注适宜的泥浆，通过浆坝互压和坝体的湿 陷固结等作用，使所有与浆脉连通的裂缝、洞穴、水平疏 松层等隐患得到充填挤压密实，形成竖直连续的浆体防渗 帷幕。改善坝体内部的应力状态，改善坝体的渗透稳定性 和变形稳定性。随着劈裂灌浆加固技术的推广应用，其理 论研究也得到不断的发展。通过原型观测、室内试验、理 论分析和工程总结对浆液劈裂坝体的规律、泥浆固结和坝 体压密、浆坝互压以及坝体内部孔隙水压力和土压力的变 化规律等方面获得初步成果。
劈裂灌浆技术不论在施工工艺还是在理论研究方面取 得了不少进展。但是，山于该项技术的特殊性及加固对象 的多样性，所以还有很多理论方面的问题没有解决。例如, 灌浆轴线的布置，复灌时间的确定，浆液在坝体中的固结 规律，灌浆对坝体应力应变的影响，灌浆效果及持久性问 题等。劈裂灌浆的理论研究远远落后于实践需要，甚至制 约了该项技术的进一