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1引言
隨著我國經濟的高速發展,人們生產生活用水和工業用水逐漸加劇,因此攔江斷河和修建水庫等工作顯得尤為重要[1]。水庫大壩是保障水庫正常運行的一道必不可少的屏障,因此水庫大壩的危害防治及處理成為眾多科研人員的研究熱點,其中管涌是水庫大壩等各種險情中最為普遍的險工,也是最容易忽視又最容易造成垮壩的險工,因此,分析管涌對水庫大壩造成的危害,研究管涌形成的原因,探索管涌對水庫大壩危害的處理方式,具有非常重要的現實意義,并且為造福人類,提供了極大的保障。本文根據筆者多年的工作經驗,對管涌造成的危害和處理措施進行了深入的探討。
2管涌的形成及危害
隨著科學研究的提高,人們為管涌從不同的角度進行了定義,根據筆者的實際工作體驗,總結如下:在滲流的作用下,無粘性土的細顆粒將會從孔隙通道中被連續帶出,當土體內的滲透流速達到一定的數值時,將會導致土體的空隙增大,較大的土體顆粒也會被帶走,因此會在土體內逐漸形成內部滲流通道,稱之為管涌。
管涌現象主要發生在水庫大壩的下游坡地,通常由下游地基表面滲流溢出。管涌在發生的初始階段,通常其征兆非常不明顯,具有不易發現的特點,但是一旦發作,管涌發展迅速,使得人們在慌亂的情況下難以做出正確的決策,因此束手無策,但是其隨著時間的發展流逝,管涌造成的局面將會更加難以控制,從而導致水庫大壩垮塌,進而為人們的生活帶來更大的災害。
因此必須嚴格的檢查水庫大壩發生管涌的原因,根據本人多年的經驗,水庫大壩發生的原因主要包括以下幾個方面:
(1)水庫大壩的填筑土石料質量過差,比如大多選用坡體強風化石料、腐殖土等。
(2)壩體填筑時由于土層填筑過厚,有些地方最厚層甚至高達兩米,導致水庫大壩壩體夯實度差。
(3)水庫大壩碾壓條件差。對于很多水庫大壩修建時,由于當時的科技能力不發達,壩體填筑時僅僅用重力小的機械進行碾壓,導致壩體很多地方的土質非常疏松,沒有夯實。
當水庫大壩一處管涌發生時,其流速可能較大,帶走更多的大壩材料,如果不能阻止管涌險情的發展,以流土最為迅速,它的過程是隨著水位上升,涌水挾帶出的砂粒增多,涌水量也隨著加大,涌水量增大挾帶出砂粒也就更多,管涌對水庫大壩造成的危害最為嚴重的就是垮壩[2]。那樣就會造成水庫下游農田被淹甚至被毀,嚴重的還會給人民群眾帶來生命危險。
在分析出水庫大壩發生管涌的原因之后,人們便能夠及時的對癥下藥,制定出合理的解決方案,并立即果斷的將方案進行實施,使得管涌造成的危害降到最低點,保護水庫大壩自身的安全和周邊鄰近建筑物、人民群眾的安全,保證水庫大壩的功能完整無損。
3處理水庫大壩管涌的方法
依照近年來的洪災情況來看,水庫大壩發生災害的主要原因是管涌,其發生的頻率較高,若發現處理不及時,將造成巨大經濟財產損失。對于不同地質,不同管涌程度處理的方案也有差異,本文根據筆者多年的經驗,確定處理方案應根據現場情況具體分析,以疏為主,同時以疏、排、截、堵、壓為原則,綜合治理。水庫大壩發生管涌的主要原因是動水壓力的方向與大小,因而處理水庫大壩發生管涌的原則是治水,消除、減少或者平衡動水壓力可以采取以下方法:
(1)為平衡動水壓力需在管涌處用砂卵石袋堆筑平臺或拋大石塊,用來壓住管涌,假如是壩內水庫發生管涌,可將壩內水盡力減少,使水頭高度差減小,平衡動力水對大壩造成的壓力,進而防治管涌[3];
(2)認真的檢測和確定管涌發生的位置,使用大石頭,碎石袋和粘土等堵壓,可以大大的減少水庫的動水壓力;也可以采用打板樁法:在管涌處壩外打板樁,增加水滲入壩內的滲流長度,以減小水力坡度,從而減小水庫大壩滲透的動水壓力,防止流砂管涌;
(3)采用土壤凍結法:在水庫大壩發生管涌時,我們要詳細的探察水庫大壩附近的地質條件,對于構造比較復雜的情況,我們就可以使用凍結法形成凍結防滲冰幕,防止流砂管涌;
(4)沙石反濾壓蓋:在水庫大壩發生管涌時,首先在搶筑前必須先清理鋪設范圍內的雜物和軟泥,同時對其中涌水涌沙較嚴重的出口用碎石塊,也可以使用磚塊拋填,等水勢稍微減弱,就可以在已經清理好的管涌范圍之內,鋪一層厚約20cm,粗沙再鋪小石子和大石子各一層,厚度均為20cm,最后壓蓋塊石一層,予以保護[4]。
4結束語
總而言之,隨著水庫建設工作的大力加強,水庫的水量日漸提升,水庫大壩發生管涌的頻率越來越高,其險情也是隨著水庫的容量的增加而越來越大,經過本人多年的實踐證明,本文所采取的治理方法是切實可行的,可供來年水庫大壩治理管涌進行參考,有可能水庫大壩的地質條件復雜,可能產生各種險情,故而治理管涌除了要采取多種科學方法,光靠水利等部門的科技人員難以勝任,隨著我國水利工程學的發展,水庫大壩預防和處理管涌還要大力的組織機械、建筑、礦山、地質等多學科的科技人員共同參與水庫大壩的管涌處理工作。
參考文獻
[1]曹燕,葛建.管涌滲透形成集中滲漏通道機理研究[J].科技信息(學術研究).2008(09)
[2]崔佳佳.管涌破壞的計算模型及工程搶護措施[J].山西建筑.2011(09)
[3]李明珠.堤防工程管涌險情搶護措施[J].黑龍江水利科技.2011(03)
[4]劉政.堤防工程常見的險情及搶險方法[J].科技資訊.2011(23)