帷幕設(shè)計(jì)大壩基巖灌漿

1、第六章大壩基巖防滲帷幕設(shè)計(jì)防滲帷幕簡(jiǎn)單的定義為：在大壩基巖中建造的一道連續(xù)的、完整的、較大壩基巖滲透性 低的、平面上呈條帶狀、立面上形似舞臺(tái)上的帷幕的防滲結(jié)構(gòu)。根據(jù)工程具體情況還要求幕 體的滲透性達(dá)到一定低的標(biāo)準(zhǔn)。在巖石地基上筑壩，為了防止壩基滲漏，多采用灌漿方法建造防滲帷幕，簡(jiǎn)稱(chēng)“灌漿帷幕”，利用這種防滲措施并結(jié)合排水是減少大壩基巖滲漏、降低揚(yáng)壓力的主要的和有效的方法。灌漿帷幕和排水設(shè)計(jì)的基本原則是先灌漿以防滲，后排水以降壓。也就是說(shuō)，先通過(guò)灌 漿帷幕將基礎(chǔ)巖石滲漏減少到一定程度后，再做排水，這樣對(duì)基巖的防滲和穩(wěn)定最為有效。 這種措施一般可分為三種情況：(1)透水性強(qiáng)的地區(qū)，灌漿帷幕防滲效果

2、一般均較顯著，宜采用以“阻”為主，結(jié)合排水 的措施。(2)透水性弱的地區(qū)，灌漿帷幕防滲效果一般不會(huì)很顯著，因滲漏量不大，故宜采用以“排”為主，結(jié)合少數(shù)量的帷幕灌漿的措施，詳見(jiàn)本章第七節(jié)。(3)特殊地質(zhì)條件地區(qū)，例如斷層、擠壓破碎帶、泥化夾層等，有時(shí)巖石透水性雖不大， 但為了防止管涌，確保基巖的滲透穩(wěn)定，仍常采用“阻”、“排”并重，或以“阻”為主，結(jié)合排水的措施。同時(shí)在排水孔中，應(yīng)采取專(zhuān)門(mén)措施，以防止細(xì)顆粒土流出。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在透水性比較大的地區(qū)，防滲帷幕常能使壩基幕后揚(yáng)壓力降低到約0. 5H(H為水頭)；而防滲帷幕結(jié)合排水措施，?？墒箟位鶕P(yáng)壓力在帷幕后主排水孔處降低到 0.2H 0.3H。第

3、一節(jié)灌漿帷幕設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問(wèn)題為了做好灌漿帳幕設(shè)計(jì)工作，一般應(yīng)考慮下列一些主要的問(wèn)題。一、查清地質(zhì)情況為了保證帷幕設(shè)計(jì)和施工的正確性，一般要求地質(zhì)工作盡量做的全面、深透，不僅應(yīng)查 明影響大壩滲透穩(wěn)定的主要地質(zhì)缺陷和水文地質(zhì)條件，還應(yīng)進(jìn)一步闡明其特性，特別是對(duì)于 溶洞、裂隙、斷層、破碎帶等更應(yīng)詳細(xì)闡述。只有將地質(zhì)情況查清后，才能正確地選擇地基 處理方案及相應(yīng)的施工工藝。實(shí)踐證明，順河斷層是庫(kù)水最易滲漏的通路，必須予以特別注意。遇到這種斷層，除采 用結(jié)構(gòu)措施外，還應(yīng)采取相應(yīng)的防滲措施。例如有的大壩在帷幕線(xiàn)上斷層通過(guò)的部位，采用 了建造防滲井的措施；有的大壩除在帷幕線(xiàn)上斷層通過(guò)的部位采用多排孔灌漿外，

4、在帷幕上 游斷層所在部位還采用深孔固結(jié)灌漿和加強(qiáng)防滲的措施等。既使是規(guī)模小的順河斷層，也應(yīng) 予以重視，同樣地應(yīng)采取必要的加強(qiáng)防滲的措施，千萬(wàn)不可疏忽大意。二、做好灌漿試驗(yàn)基巖防滲采用灌漿方法處理，應(yīng)有一定的適用范圍和條件，并且帷幕技術(shù)參數(shù)(如孔距、排距)及灌漿施工工藝(如灌漿壓力，施工順序等)也將因大壩基巖地質(zhì)條件的不同而異。因此,在地質(zhì)條件比較復(fù)雜或大壩很高的情況下，在查清地質(zhì)情況后，往往還需在筑壩地區(qū)選擇有 代表性的地段，針對(duì)某些主要問(wèn)題，進(jìn)行灌漿試驗(yàn)工作，并以試驗(yàn)所得的資料，作為灌漿設(shè) 計(jì)和施工的主要依據(jù)。高壩例如三門(mén)峽、烏江渡、潘家口、三峽、水布堰等大壩均進(jìn)了一次 或多次比較全面和細(xì)致

5、的灌漿試驗(yàn)工作，取得了可靠的資料和需要的技術(shù)參數(shù)，保證了設(shè)計(jì) 的準(zhǔn)確性和灌漿施工的順利進(jìn)行，達(dá)到了預(yù)期效果。三、擬定周密的設(shè)計(jì)方案在查明地質(zhì)情況，做好灌漿試驗(yàn)工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合水工建筑物整體布局，選定設(shè)置 帷幕的部位和結(jié)構(gòu)形式 (深度、厚度和長(zhǎng)度)，并根據(jù)水工建筑物的重要性及其計(jì)算條件， 選定防滲標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量檢查方法。當(dāng)基坑開(kāi)挖后，地質(zhì)條件如有變化，則在任何條件下，都要按開(kāi)挖后實(shí)際的地質(zhì)情況調(diào) 整帷幕結(jié)構(gòu)，使其更符合客觀(guān)情況。四、考慮備留日后帷幕補(bǔ)修、補(bǔ)強(qiáng)灌漿的施工條件由于大壩基巖地質(zhì)條件多變和灌漿技術(shù)的局限性、復(fù)雜性，帷幕灌漿比較難于做到盡善 盡美。即使灌漿帷幕質(zhì)量很好，經(jīng)過(guò)若干年運(yùn)行后，也有

6、可能出現(xiàn)一些問(wèn)題。為此，在進(jìn)行 帷幕設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮為日后補(bǔ)灌工作創(chuàng)造有利的施工條件，如設(shè)置足夠尺寸的廊道，預(yù)留補(bǔ) 充灌漿的施工部位，以及必要時(shí)可以降低庫(kù)水位的措施等，使以后工作不致被動(dòng)。五、妥善安排灌漿施工工序帷幕灌漿施工設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意在大壩修建期間其它各工序的施工情況，要相互聯(lián)系，密 切配合，避免干擾。妥善地安排好灌漿施工工序。六、壩基帷幕后設(shè)置測(cè)壓孔為計(jì)算幕后揚(yáng)壓力系數(shù)，應(yīng)在壩基帷幕下游設(shè)置測(cè)壓孔，一般情況下每個(gè)壩段或每隔 1624m范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)置一個(gè)。測(cè)壓孔采用鉆孔方法成孔，孔口裝有三通，既能安裝壓力表測(cè) 試揚(yáng)壓水位，也可測(cè)試涌水量。測(cè)壓孔不宜采用滲壓計(jì)替代，主要理由為：滲壓計(jì)埋設(shè)時(shí) 間在

7、前，而帷幕灌漿施工在后，灌漿有可能將滲壓計(jì)破壞或影響其測(cè)試精度；滲壓計(jì)不能 測(cè)試涌水量。第二節(jié)灌漿帷幕設(shè)計(jì)的特點(diǎn)灌漿帷幕設(shè)計(jì)與一般的水工建筑物設(shè)計(jì)有所不同，因帷幕設(shè)計(jì)中應(yīng)用的參數(shù)較多，且難 于準(zhǔn)確地計(jì)算，在很多情況下還需憑借施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和參照已有的工程實(shí)例進(jìn)行設(shè)計(jì)。灌漿 帷幕設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是：(1)灌漿帷幕設(shè)計(jì)常常不是一成不變的，隨著基坑的開(kāi)挖和灌漿施工的逐步進(jìn)展，常會(huì)揭露出或新發(fā)現(xiàn)一些以前沒(méi)有預(yù)料到的情況，因而可能有些改動(dòng)，甚至有較大的修改。帷幕灌漿設(shè)計(jì)最基本、最重要的地質(zhì)資料是帷幕線(xiàn)上的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)滲透剖面。這項(xiàng)資料在勘測(cè)階段，由于真正位于帷幕線(xiàn)上的勘探孔一般較少，孔距很大，所以其反映的

8、 地質(zhì)情況，對(duì)灌漿設(shè)計(jì)來(lái)講，往往精度不夠，不能滿(mǎn)足要求，并且在基礎(chǔ)開(kāi)挖后，由于卸荷 和爆破等的影響，巖石的透水性較原先也會(huì)有所變化，只有在灌漿施工正式開(kāi)始后，根據(jù)先 導(dǎo)孔和I序孔的地質(zhì)和灌漿資料，才能使之逐漸完善和準(zhǔn)確。由于地質(zhì)條件一時(shí)難于被完全 揭露清楚，也很難于精確掌握，灌漿施工情況又常有異，且帷幕設(shè)計(jì)中的參數(shù)較多，故而在 灌漿施工過(guò)程中常會(huì)出現(xiàn)修改設(shè)計(jì)的情況，例如有些壩段需要補(bǔ)加灌漿孔，有些壩段可以削 減灌漿孔；有些灌漿孔需要加深，有些灌漿孔的深度可以減少；有時(shí)在某些部位需要增加或 減少灌漿孔的排數(shù)等，這些改變都是正常的現(xiàn)象，業(yè)主、監(jiān)理與施工部門(mén)對(duì)此均應(yīng)理解，并 應(yīng)密切配合、協(xié)作。(2)

9、灌漿帷幕設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)帷幕線(xiàn)上不同的地質(zhì)條件和水工要求而定，全工程并不是完全一致的。如有的部位可以布設(shè)兩排孔或三排孔，必要時(shí)，還可能再加一排化學(xué)灌漿孔；而有的 部位可以?xún)H布設(shè)一排孔；有的部位需要采用自上而下的灌漿方法，而有的部位卻可以采用自 下而上的灌漿方法等。地質(zhì)條件愈復(fù)雜，帷幕設(shè)計(jì)的類(lèi)型將會(huì)愈多，對(duì)施工的技術(shù)要求，也 將會(huì)隨著工程的進(jìn)展而有不同程度的改變。(3)帷幕灌漿設(shè)計(jì)人員應(yīng)熟悉灌漿施工技術(shù)。根據(jù)我國(guó)目前情況，灌漿帷幕設(shè)計(jì)人員的職責(zé)，不僅要確定帷幕結(jié)構(gòu)(如灌漿孔排數(shù)、孔距、排距、孔深、帷幕線(xiàn)位置和長(zhǎng)度等)，而且還要制定主要的灌漿技術(shù)要求 (如灌漿方法、灌漿壓力、漿液變換、結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，以及沖洗

10、、壓 水試驗(yàn)和質(zhì)量合格標(biāo)準(zhǔn)、 檢查方法等)。這些帷幕參數(shù)和技術(shù)要求對(duì)帷幕的質(zhì)量、進(jìn)度和工程造價(jià)等都有很大關(guān)系，而灌漿施工人員的主要職責(zé)僅是依照灌漿技術(shù)要求進(jìn)行施工，如需要 改變技術(shù)要求，需征得監(jiān)理和設(shè)計(jì)的同意。所以設(shè)計(jì)人員不僅必須熟悉灌漿業(yè)務(wù)和灌漿施工 技術(shù)，還應(yīng)深入工地隨時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)灌漿進(jìn)行情況，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題，同時(shí)也可 以和施工人員相互研究，聽(tīng)取意見(jiàn)，改進(jìn)施工工藝，修改設(shè)計(jì)，使灌漿設(shè)計(jì)更趨完善，更適 合該工程的具體條件。第三節(jié)灌漿帷幕的位置灌漿帷幕的位置，依據(jù)大壩形式及其基礎(chǔ)應(yīng)力狀況而定。 一、混凝土重力壩圖6/阻廢土重力坂18巖 常裁椎幕的位置 t一菊瓶廊ah工一重聚催募的結(jié)扎

11、* 0汨Ltkllh 或 0. XL灌漿帷幕布置的原則是盡可能靠近大壩的上 游面，這樣對(duì)降低揚(yáng)壓力有利。一般情況下，帷 幕中心線(xiàn)多設(shè)在距上游壩踵0.06H。0.1Ho的部位(Ho為壩前最大水深，即指在正常高水位時(shí)，壩前 由基巖面起算的水深)，或0.1倍左右壩底寬度的 部位，見(jiàn)圖6-1。帷幕灌漿施工，可在上游壩面底 部或是在灌漿廊道中進(jìn)行。表6-1中的附圖是日本混凝土重力壩中常采用的幾種防滲帷幕的形 式，可供參考。A型比較理想，Ci型和A3型較易施 工O為了降低壩基的揚(yáng)壓力，還應(yīng)設(shè)置排水系統(tǒng)， 使之與灌漿帷幕相互結(jié)合，共起作用。二、拱壩一般拱壩基礎(chǔ)底寬較小，通常僅為壩高的 15%- 40%。在設(shè)

12、計(jì)拱壩時(shí)，上游壩踵處常常會(huì)出 現(xiàn)有拉應(yīng)力，在這種情況下，帷幕的位置應(yīng)設(shè)置 在壓應(yīng)力區(qū)之內(nèi)，以便防止破壞。拱壩的基礎(chǔ)巖石和兩岸承受拱壩主要推力的巖石， 壓力對(duì)壩身穩(wěn)定的影響不很大，帷幕主要是起防止?jié)B漏的作用，但幕后排水設(shè)施仍有必要。 特別是兩岸拱座部位的排水設(shè)施，尤應(yīng)加強(qiáng)。重力拱壩帷幕設(shè)置的原則，可參照重力壩中所述。三、土壩和帷石壩灌漿帷幕的位置，根據(jù)壩內(nèi)防滲體的位置而定，有設(shè)置在壩的上游面處的， 見(jiàn)圖6-2(a);有設(shè)置在基礎(chǔ)中部的，見(jiàn)圖6-2(b),但是帷幕本身都必須與壩內(nèi)防滲體緊密相連，以達(dá)到有效阻水的目的。四、混凝土面板帷石壩灌漿帷幕一般是沿趾板中心線(xiàn)布置。圖6-2 土石場(chǎng)基砒的濯漿椎幕

13、位置粘土斜墻根f 3）站土心墻現(xiàn) 1 一防海體* 2-MXttW第四節(jié)灌漿帷幕防滲標(biāo)準(zhǔn)和灌漿壓力灌漿帷幕設(shè)計(jì)首先考慮的應(yīng)是帷幕的防滲標(biāo)準(zhǔn)和灌漿壓力。一、帷幕的防滲標(biāo)準(zhǔn)帷幕的防滲標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系到大壩基巖的滲漏量與滲透穩(wěn)定，也與帷幕灌漿施工造價(jià)密切相關(guān)。故必 須持慎重態(tài)度。帷幕的防滲標(biāo)準(zhǔn)一般應(yīng)是根據(jù)壩型、壩高、基巖地質(zhì)條件、庫(kù)水使用價(jià)值以及其他有關(guān)因素等 確定。而最主要考慮的應(yīng)是兩個(gè)因素：一為大壩基巖的滲透穩(wěn)定；二為庫(kù)水的經(jīng)濟(jì)價(jià)值?；魻査关?Houlsby.A.C )于1976年著文提出一種新的灌漿帷幕防滲標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)圖6-3。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)將大壩型式、基巖特性、帷幕的排數(shù)以及庫(kù)水的經(jīng)濟(jì)價(jià)值等結(jié)合起來(lái)一并考慮，可供

14、我們參考。來(lái)水制損失的經(jīng)軒怏值T堀型單排博幕時(shí)采用催- 7 lOLu三排或三排以上的 修暮采用值5-7Lu值款士重力發(fā).然加. 克里原有排水登AP圖6-3帷幕的防滲標(biāo)準(zhǔn)1 .壩基巖石滲透性大于方格內(nèi)的呂容值時(shí)，需要灌漿；灌漿帷幕需要達(dá)到方格內(nèi)的呂容值。2 .此標(biāo)準(zhǔn)僅具有指導(dǎo)意義，各壩址可根據(jù)具體情況加以修改。3 .此標(biāo)準(zhǔn)僅適用于巖石灌漿，主要用于表面段，巖層部位較深處允許采用更大值。4 .當(dāng)按此圖標(biāo)準(zhǔn)確定無(wú)需灌漿時(shí)，也應(yīng)相隔一定距離打一定數(shù)量的校核孔。從總的趨勢(shì)看，國(guó)內(nèi)關(guān)于灌漿帷幕防滲標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題傾向于逐漸放寬。根據(jù)混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范 DL5108-1999規(guī)定：壩高100m以上，防滲標(biāo)準(zhǔn)透水率

15、 q=13Lu ; 壩高=100m50m, q=35Lu;壩高50m以下，q=5Lu。抽水蓄能電站上庫(kù)或水源短缺的水庫(kù)，q值控制標(biāo)準(zhǔn)宜取小值。SL2742001碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范 規(guī)定：1級(jí)、2級(jí)壩及高壩灌后基巖的透水率宜為35Lu,3級(jí)及其以下的壩透水率宜為510Lu。抽水蓄能電站上庫(kù)可取低值。從基巖防滲的要求看，透水率q=1Lu的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)是不低了，一般情況下，較此再小的標(biāo)準(zhǔn)例如要求q=0.5Lu等似無(wú)必要。另外，一座大壩基巖灌漿帷幕防滲標(biāo)準(zhǔn)也可根據(jù)該部位承受水頭的大小和該部位在工程上的重 要程度采用兩種或三種的，例如貴州省東風(fēng)水電站大壩基巖灌漿帷幕防滲標(biāo)準(zhǔn)就是采用三種，參見(jiàn)第十二章第五節(jié)

16、第n工程實(shí)例。二、灌漿壓力（指中值）灌漿壓力是提高帷幕灌漿質(zhì)量和保證帷幕灌漿質(zhì)量的重要因素之一。關(guān)于如何選用灌漿壓力問(wèn) 題，在前第四章第五節(jié)中已予闡述，在本章中再次提出，主要目的是提醒設(shè)計(jì)者在選用高壓時(shí)應(yīng)注 意的事項(xiàng)。從近期一、二十年的設(shè)計(jì)情況看，國(guó)內(nèi)帷幕灌漿比較傾向于使用高壓，在選用高壓時(shí)需注意下 列問(wèn)題。1 .設(shè)計(jì)原則上講，一般情況下，采用的灌漿壓力應(yīng)以不使巖體劈開(kāi)，不引起永久變形 為好，否則必須通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和詳細(xì)論證。2 .在巖溶發(fā)育地區(qū)修高壩， 為了使溶洞內(nèi)的充填物固結(jié)、密實(shí)，常常使用高壓。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般情況下灌漿壓力為 56MPa就夠了，大于6MPa的灌漿壓力似無(wú)必要。3 .宜考

17、慮大壩承受水頭的因素，一般情況下壩高100750m時(shí)，帷幕灌漿壓力不宜大于4倍壩前水深；壩高150200m,不宜大于3倍壩前水深。4 .宜考慮巖體結(jié)構(gòu)和巖體強(qiáng)度，巖體結(jié)構(gòu)是緩傾角水平層狀的巖體和抗壓強(qiáng)度低的巖體，如頁(yè) 巖、板巖、泥質(zhì)砂巖等，不宜采用過(guò)大的灌漿壓力。與帷幕的防滲標(biāo)準(zhǔn)一樣，一座高壩的基巖帷幕灌漿也可由于各部位承受壩前水頭的不同，而采 用兩種或三種灌漿壓力。三、混凝土面（或巖面）抬動(dòng)無(wú)論選用任何灌漿壓力均應(yīng)以不引起混凝土面（或巖面）抬動(dòng)，或抬動(dòng)不超過(guò)允許值為準(zhǔn)。切 實(shí)防止由于上抬而使混凝土產(chǎn)生裂縫，影響水工建筑物的整體性。一般規(guī)定：混凝土面上抬值應(yīng)小 于0.2mm,且帷幕灌漿應(yīng)在無(wú)抬

18、動(dòng)工況下進(jìn)行。第五節(jié)灌漿帷幕的形式和深度一、帷幕的形式1 .封閉式帷幕灌漿帷幕深入基巖的相對(duì)不透水巖層，基本上全部截?cái)酀B流的，稱(chēng)為封閉式帷幕。這種帷幕的 防滲效果好，在可能的條件下，大壩基巖宜采用這種形式的灌漿帷幕。英國(guó)葛蘭德對(duì)歐美一些大壩灌漿帷幕所進(jìn)行的分析認(rèn)為，對(duì)于均質(zhì)透水巖層，即使帷幕深度達(dá) 到透水巖層厚度的 90%,而經(jīng)過(guò)其余10%透水巖層厚度的滲漏量，仍然高達(dá)相當(dāng)于完全未處理（即 沒(méi)設(shè)帷幕時(shí)）時(shí)滲漏量的 35%。這說(shuō)明帷幕深度應(yīng)該深入到相對(duì)不透水巖層，才能收到顯著的防滲 效果。2 .懸掛式帷幕在相對(duì)不透水巖層埋藏較深的或分布無(wú)規(guī)律的壩址區(qū)，其帷幕深度沒(méi)有達(dá)到相對(duì)不透水巖層的， 稱(chēng)為懸

19、掛式帷幕。采用這種形式的帷幕，一般常需配合其它的防滲措施，如在上游設(shè)置鋪蓋，下游 增設(shè)排水設(shè)施等。當(dāng)帷幕由兩排或多排鉆孔組成時(shí)，各排鉆孔深度有時(shí)不同，有些鉆孔深達(dá)相對(duì)不透水巖層，起 到主要防滲作用，稱(chēng)為主帷幕。其他幾排帷幕孔較淺，主要是增進(jìn)基巖的整體性、密實(shí)性，加強(qiáng)防 滲效果，稱(chēng)為副帷幕。對(duì)于混凝土重力壩來(lái)講，這兩種帷幕有的是在同一廊道內(nèi)施工，有的則不同，主帷幕在廊道內(nèi)施工，而副帷幕在壩的上游面底部施工（如圖 6.5-1）。在后者情況下，主帷幕孔多向上游傾斜或是 垂直，副帷幕則向下游傾斜，使主、副帷幕孔隨著鉆孔深度的增加而逐漸接近。有時(shí)恰與此相反， 主帷幕在壩的上游面底部鉆孔，而副帷幕卻在廊道

20、內(nèi)鉆孔，見(jiàn)圖6.5-2，這種形式，一般不常采用，因主帷幕施工時(shí)間易受限制，且干擾大。圖6-5主、副帷幕位置1-主帷幕；2-副帷幕圖6-4灌漿帷幕形式1-主帷幕；2-副帷幕；3-相對(duì)不透水巖層；4-排水孔二、帷幕的深度壩基灌漿帷幕深度最好是能深入基巖的相對(duì)不透水巖層，這樣做效果好，已如前述。但若相對(duì) 不透水巖層埋藏很深，則只好選用懸掛式帷幕了。懸掛式帷幕深度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、地層的透水性、壩基揚(yáng)壓力允許值、壩基排水措施等因素， 結(jié)合大壩工程實(shí)際需要，參照滲流計(jì)算成果及其它類(lèi)似工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮確定。一般情況 下主帷幕深度不宜小于壩前最大水深的30%。國(guó)內(nèi)一些大壩，其帷幕深度一般約為壩高的45

21、%,見(jiàn)圖6-6 （圖中每一小圓圈代表一個(gè)壩），其變化范圍多在 30%70%之間。美國(guó)有的單位總結(jié)了許多大壩的灌漿帷幕設(shè)計(jì)與施工的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為在一般地質(zhì)條件下，帷幕深度可為壩前最大水深的 40%,其變化范圍在 20%70%之間。英國(guó)葛蘭德統(tǒng)計(jì)了歐、美一些大壩的帷幕深度與壩前最大水深關(guān)系的資料，見(jiàn)圖6-7 （圖中每一D=式中 D帷幕深度（m）Ho3+C小圓圈代表一個(gè)壩）。并提出了確定帷幕深度的簡(jiǎn)單公式。H0壩前最大水深（m）;C常數(shù)，一般取 825m。在同一個(gè)壩，由于各個(gè)部位的條件不同,10020406080 IW 120 14Q 16Q。 5Q 10C1&Q卯 0茹。垠甫JK大水深日 白巖

22、鬲畫(huà)算超）o O S (曰5制法H第曜署圖36幡暮深度與壩高的關(guān)系圖6? 幡暮深度與填前量大水深的關(guān)系在河床部位，帷幕深度規(guī)定進(jìn)入相對(duì)不透水巖層5m；而在左岸壩肩部位，壩高自該處巖面算起僅2035m,但巖石破碎，透水性大，相對(duì)不透水巖層埋藏很深，所以帷幕深度規(guī)定為該處壩高的1倍左右。一般情況下，當(dāng)帷幕鉆孔深度超過(guò)100m后，施工比較困難，鉆孔容易偏斜，影響帷幕的連續(xù)性和完整性，工程造價(jià)也高，很不經(jīng)濟(jì)，所以壩基帷幕鉆孔深度以不超過(guò)100m為宜。這里必須指出，帷幕鉆孔深度與帷幕深度有時(shí)是不一致的，通常有兩種情況：(1) 帷幕鉆孔的深度就是帷幕的深度，見(jiàn)圖6-8。(2) 各層灌漿平洞中鉆孔深度之和為

23、帷幕的深度，見(jiàn)圖 6-9。圖6-8幡幕的深度d一鉆孔程度帚深度r L透水率圖6-9鉆孔上下相互匍接情況下的罐幕豫度 小、曲、烝-各弟甲附內(nèi)鉆孔的深度.D-博其深度,1 一期殖4 2-塞蒙平母，L透水率SI 6-10上下幡落相百而接剖面圖 一烹蒙育道一相紫椎X： 一般精/聲當(dāng)壩基的相對(duì)不透水巖層埋藏很深，需要設(shè)置較 深的帷幕時(shí)，為了施工方便而又不使鉆孔深度過(guò)大， 常常在兩岸專(zhuān)門(mén)開(kāi)挖幾層平洞，在平洞內(nèi)進(jìn)行鉆孔灌漿。這樣，由兩岸各層平洞中所鉆的灌漿孔，即構(gòu)成 上下相互銜接的帷幕，見(jiàn)圖 6-9和圖6-10。在巖溶地 區(qū)修建的高壩，也常常采用這種類(lèi)型的帷幕，例如烏 江渡大壩、隔河巖大壩等防滲帷幕就是采用

24、這種類(lèi)型 的。拱壩由于地形條件的關(guān)系，在兩岸也經(jīng)常采用開(kāi) 挖平洞方法，在平洞內(nèi)進(jìn)行鉆孔灌漿。例如意大利桑 塔久斯庭納拱壩就是在兩岸專(zhuān)門(mén)開(kāi)挖的三層平洞內(nèi) 進(jìn)行鉆孔灌漿的。第六節(jié)灌漿帷幕的厚度和長(zhǎng)度一、設(shè)計(jì)帷幕厚度應(yīng)遵循的幾項(xiàng)原則帷幕的厚度主要是根據(jù)地質(zhì)條件，帷幕允許的水力坡降，大壩基礎(chǔ)的防滲標(biāo)準(zhǔn)和幕體本身的密實(shí)性、穩(wěn)定性而決定的。（1）在致密、堅(jiān)硬、裂隙少、透水性小的巖石基礎(chǔ)中，設(shè)置一排孔的帷幕即可。在巖石 破碎、節(jié)理裂隙發(fā)育、透水性大的地區(qū)，為了保證幕體的密實(shí)性，減少滲透性，使巖石透水率按設(shè) 計(jì)要求達(dá)到13Lu,常常需要設(shè)置二或三排鉆孔組成的較寬的帷幕。（2）在復(fù)雜的地質(zhì)條件下，如巖石中遇有大

25、的斷裂構(gòu)造，或是含有可溶性巖層，或是巖 溶強(qiáng)烈發(fā)育、大量漏水等情況，應(yīng)考慮設(shè)置較寬厚的帷幕，帷幕鉆孔也常為兩排或兩排以上。（3）對(duì)于高壩，為了降低壩基揚(yáng)壓力值，或由于某些原因，對(duì)壩基巖體防滲性要求很高 時(shí)，也應(yīng)考慮設(shè)置較寬的帷幕。二、灌漿帷幕鉆孔排數(shù)的選用我國(guó)修建的一些較高的大壩，除少數(shù)基巖地質(zhì)條件良好者外，一般的防滲帷幕多由23排灌漿孔所組成，其中一排多深達(dá)相對(duì)不透水巖層，其它各排較淺，起增強(qiáng)帷幕上部的防滲和穩(wěn)定作用。美國(guó)有的單位主張帷幕灌漿施工應(yīng)采用單排鉆孔，由該單位負(fù)責(zé)施工的大壩，水頭在400ft（約等于122m）以下的，大壩基巖防滲多采用這種單排鉆孔的帷幕形式。蘇聯(lián)有的人員意見(jiàn)是：當(dāng)一

26、排灌漿帷幕鉆孔的最終距離已縮短至0.5m而仍未達(dá)到規(guī)定的防滲標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，建議帷幕鉆孔應(yīng)增為兩排。日本修建的混凝土重力壩，大壩基巖灌漿帷幕多采用主、副帷幕形式，比較高的大壩，主帷幕多為兩排；拱壩基礎(chǔ)的灌漿帷幕采用一排的較多，見(jiàn)表 6.3-1.通過(guò)工程實(shí)踐，我們認(rèn)為在地質(zhì)條件復(fù)雜、巖石破碎、裂隙多、透水性大的基巖中建造帷幕，如果要求幕體透水率 q<1Lu時(shí)，可設(shè)置三排鉆孔，其孔距可稍大一些。灌漿時(shí)先灌邊排，后灌中間排，擠密壓實(shí)，這樣做灌漿效果好，帷幕也較厚，而鉆孔工程量并不一定多。例如朱莊水庫(kù)大壩河床第8、9、10號(hào)三個(gè)壩段，壩基透水性大，帷幕設(shè)計(jì)為三排灌漿孔，孔距3m。灌漿后效果良好，其工程量

27、與孔距 1m的單排孔相同。對(duì)地質(zhì)條件比較好的壩基，壩工設(shè)計(jì)對(duì)基礎(chǔ)巖石又沒(méi)有特殊要求時(shí)，其帷幕組成是設(shè)計(jì)一排孔，還是兩排孔，如何考慮孔深、孔距，則應(yīng)結(jié)合具體情況通過(guò)灌漿 試驗(yàn)確定。兩排孔或多排孔組成的帷幕，排距一般不再變動(dòng)。根據(jù)地質(zhì)條件的變化，需要補(bǔ)加灌漿孔時(shí)，一般多在各排上補(bǔ)孔加密，縮短孔距。故在設(shè)計(jì)灌漿帷幕時(shí)，一般的原則應(yīng)為排距小于孔距。三、帷幕厚度設(shè)計(jì)帷幕厚度與帷幕幕體內(nèi)的水力坡降的最大允許值有關(guān)，并可用式6.6-1表示：88(6.1)6-2可以作為設(shè)計(jì)時(shí)的參考。Ia=H即T=HTIa式中Ia帷幕體內(nèi)（即帷幕前后）的允許水力坡降，表8通過(guò)帷幕的水頭衰減系數(shù)（ 沖帷幕前后的水頭差水頭H 水頭

28、（m）;T帷幕厚度（m）。表6-2帷幕厚度與幕體允許水力坡降的關(guān)系帷幕厚度T （米）允許水力坡降I a< 1101218>2256-3。對(duì)混凝土重力壩巖石基礎(chǔ)的防滲帷幕，其幕體允許的水力坡降值見(jiàn)表表6-3防滲帷幕幕體允許的水力坡降值幕體透水性允許的水力坡降值透水率q (Lu)滲透系數(shù)K (cm/s)I a< 5<1 X 10-410< 3<6X 10-515< 1<2X 10-520對(duì)懸掛式帷幕，通過(guò)帷幕的水頭衰減系數(shù)8的近似值，可按表 6.6-3中的資料求得。表6-4水頭衰減系數(shù)與帷幕形式的關(guān)系壩底寬度B與帷幕深度S的比值帷幕型式B 飛一 &l

29、t;1B 十-12SB >2水頭衰減系數(shù)S近似值0. 850.750.750.700.700.65注：帷幕后有鉛直排水。四、帷幕厚度與孔距、排距等參數(shù)的關(guān)系假定條件如下：(1)受灌介質(zhì)是均質(zhì)巖層，漿液擴(kuò)散范圍呈 圓形，其有效半徑為Ro(2)各灌漿孔灌入的漿液彼此相互連接，不 使幕體留有空隙，而又不相互搭接過(guò)多，造成 鉆孔工程量的增加。理想的各灌漿孔漿液擴(kuò)散范圍相互連接情 況如圖6-11所示。圖中三角形 ABC為等邊三角形，由幾何關(guān) 系得出以下幾項(xiàng)關(guān)系式：孔距與排距的關(guān)系L=Dsin60 : 即 D=1.15L(6.2)孔距與漿液擴(kuò)散半徑的關(guān)系D=2Rcos30 °,即 D=1.

30、73R(6.3)幕厚與孔距的關(guān)系T =qtg30° + (N- 1)sin60 其中N為帷幕鉆孔的排數(shù)。圖6 1客灌第幾蒙液擴(kuò)敝葡葡理想迷接情況 抖、八孔距血人上一排脂Cm)； 夫一察液始做率檢(mhT1抻， 二排，三排的幡幕厚度(nO,即 T = (0.87 NI- 0.29 ) D (6.4)根據(jù)式(6.4)得：一排鉆孔帷幕厚度Ti=0.58D二排鉆孔帷幕厚度 W.45D ;三排鉆孔帷幕厚度 W2.32D。幕厚與排距，幕厚與漿液擴(kuò)散半徑的關(guān)系T = (1.5 N-0.5 ) R(6.5)T = (N-0.33) L(6.6)以上是在理想的均質(zhì)的條件下理論計(jì)算的成果，實(shí)際上漿液在巖

31、石中的擴(kuò)散情況多系沿裂隙灌入，呈樹(shù)枝狀，并非圓形；灌漿孔的孔排距也不能保證漿液擴(kuò)散恰如圖6.6-1中所示的情況，故上述的關(guān)系式純屬理想，并不能直接用于工程中。為簡(jiǎn)便計(jì)，在工程上常采用下述方法估算帷幕的厚度：?jiǎn)闻趴揍∧缓穸燃s為孔距的70%-80%多排孔的帷幕厚度約為兩邊邊排之間的距離再加上邊排孑L孑L距的60% 70%五、漿液擴(kuò)散半徑的估算估算漿液擴(kuò)散半徑 R的公式很多，這里僅列出在裂隙均勻分布的巖石中，較為常用的一個(gè)公式 和隆巴迪公式僅供參數(shù)，難以實(shí)際應(yīng)用。1.常用公式:2Kt 1 Hr(6.7)式中 K 灌漿前巖層的滲透系數(shù)；t 灌漿的延續(xù)時(shí)間；H灌漿壓力，以水柱高度計(jì)；r 鉆孔半徑；科1、

32、科2 水與漿液的粘滯系數(shù);n巖層的有效孔隙率。2 .隆巴迪公式Rax =PmaXt(6.8)隆巴迪采用力的平衡法表示出縫寬為2t的縫中，漿液最大擴(kuò)散半徑 Rma掰計(jì)算公式。表明Rmax依下列三個(gè)因素而變；最大灌漿壓力Pmax縫的寬度2t ;以及漿液的內(nèi)聚力 Q六、灌漿帷幕長(zhǎng)度確定的原則為了減少繞壩滲流，降低兩岸孔隙水壓力，以保證岸邊壩塊的穩(wěn)定，灌漿帷幕往往需要沿壩軸 線(xiàn)向兩端延伸一定距離，其延伸長(zhǎng)度應(yīng)依地質(zhì)條件確定，一般可根據(jù)下面兩個(gè)原則考慮；(1)帷幕延伸至水庫(kù)正常高水位與相對(duì)不透水巖層標(biāo)準(zhǔn)范圍線(xiàn)在兩岸的相交處，見(jiàn)圖6.6-2.(2)帷幕延伸至水庫(kù)正常高水位與水庫(kù)蓄水前兩岸的地下水位線(xiàn)相交處

33、，見(jiàn)圖6.6-3。如果缺少以上資料，或是按上述兩項(xiàng)原則計(jì)算，帷幕線(xiàn)需延伸很遠(yuǎn)時(shí)，則可根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件 和水工設(shè)計(jì)實(shí)際情況，暫定向兩岸延伸3050m或再稍長(zhǎng)一些。待大壩竣工蓄水后，觀(guān)測(cè)滲漏情況，如有必要，再行延伸。圖612帷幕長(zhǎng)度設(shè)計(jì)之一A一正常高水位與相對(duì)不透水巖層線(xiàn)相交處；1一相對(duì)不透水巖層標(biāo)準(zhǔn)范圍線(xiàn)；2原河床水位；3一大 壩建成后的正常高水位；4一灌漿平洞；5一帷幕灌 漿孔；6一排水孔A一正常高水位與原地下水位線(xiàn)相交點(diǎn)；1BB'線(xiàn)，即蓄水后地下水位線(xiàn)；2AA'線(xiàn)，即原來(lái)地下水位線(xiàn)；3一灌漿平洞；4大壩建成后政正常水位；5原河床水位；6一相對(duì)不透水巖層標(biāo)準(zhǔn)范圍線(xiàn)；7一帷幕灌漿

34、孔；8一排水孔第七節(jié)弱透水巖石壩基防滲帷幕設(shè)計(jì)在弱透水性巖石（通常系指透水率q小于13Lu的巖石）地基上建壩，關(guān)于帷幕應(yīng)如何設(shè)計(jì)的問(wèn)題，意見(jiàn)較多。都認(rèn)為這是個(gè)關(guān)系到能否保證大壩安全，節(jié)約資金和加快工程進(jìn)度的大問(wèn)題，需 要詳細(xì)探討和認(rèn)真對(duì)待。我國(guó)三門(mén)峽、龍羊峽、潘家口、白山以及長(zhǎng)江三峽等大壩基礎(chǔ)巖石中，有 大部分巖石屬于弱透水性的，簡(jiǎn)要地總結(jié)一下這方面的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)是有好處的。任何事物都不是絕對(duì) 的，有其一般性，也有其特殊性。關(guān)于這一問(wèn)題，這里僅概略地、原則性地談?wù)勎覀兊恼J(rèn)識(shí)和看法。本節(jié)所論述的主要限于 70m以上的高壩；對(duì)于兩岸壩肩水頭小的部位以及中壩、低壩，可作適當(dāng)參 考，不在此限。一、設(shè)計(jì)原則

35、在弱透水性基巖中，灌漿帷幕效果一般不是很顯著的。如果巖石比較完整，又沒(méi)有如斷層、擠 壓破碎帶、泥化夾層等特殊地質(zhì)情況時(shí)，原則上宜采用以“排”為主的措施。二、設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)依據(jù)對(duì)于帷幕灌漿來(lái)講，灌漿設(shè)計(jì)應(yīng)有足夠的地質(zhì)資料作為依據(jù)，而勘測(cè)階段提供的帷幕線(xiàn)的工程 地質(zhì)與水文地質(zhì)滲透剖面，精度往往不夠，有些工程在設(shè)計(jì)帷幕線(xiàn)上只有極少數(shù)勘探孔甚至一個(gè)沒(méi) 有，需要補(bǔ)充。在帷幕灌漿施工中，又常常利用前一批灌漿孔的資料來(lái)指導(dǎo)后一批灌漿孔的設(shè)計(jì)與 施工；而后一步所采取的措施，也往往取決于前一步所實(shí)施的結(jié)果，因而帷幕設(shè)計(jì)有時(shí)需要進(jìn)行小 量修改，這是灌漿工程的特點(diǎn)。弱透水基巖防滲帷幕設(shè)計(jì)也是如此。所以，我們覺(jué)得在這

36、樣基巖中 是否不做帷幕或少做帷幕，需要在下述條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行考慮和研究；1 .首先在設(shè)計(jì)帷幕線(xiàn)上應(yīng)有足夠的地質(zhì)勘探孔，說(shuō)明基巖透水性情況，有較多工程宏觀(guān)看基巖透水性小，透水率 qwi3Lu的占80% 90艱上，但通過(guò)加密勘探孔或灌漿先導(dǎo)孔細(xì)查， 發(fā)現(xiàn)有小斷層，破碎帶等透水率大的部位。2 .還需了解每個(gè)壩段巖石透水性強(qiáng)弱的程度和分布狀況，了解巖石在設(shè)計(jì)灌漿壓力下 吸漿的情況。有的巖體在灌漿壓力小于1MPa時(shí)，吸漿量很??；大于 1MPa時(shí)吸漿量變大。3 .要有較大的把握，估計(jì)到在水庫(kù)蓄水后不會(huì)再行灌漿工作。因?yàn)樗畮?kù)蓄水后，在高 水頭作用下，灌漿孔口易產(chǎn)生較高的涌水壓力，灌漿施工困難，對(duì)灌漿質(zhì)量也有

37、影響。所以，若無(wú) 太大把握，一般寧愿在蓄水前多做一些灌漿工作，多掌握一些資料，從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀(guān)點(diǎn)看，還是有利的。 當(dāng)然，還必須結(jié)合節(jié)約一同考慮，做到兩者兼顧。二、設(shè)計(jì)萬(wàn)案為了保證安全可靠，我們建議應(yīng)該做到三個(gè)“一定”，就是：做一定數(shù)量的灌漿帷幕；少數(shù)帷幕灌漿孔需達(dá)到一定深度；灌堵可能存在的滲漏水量大的部位，將基巖滲漏量減少到一定的程度。帷幕設(shè)計(jì)為單排孔。灌漿先導(dǎo)孔孔距1218m孔深不小于壩前最大水深的30%- 50%或不小于4555m,實(shí)際上兼起勘探孔和灌漿試驗(yàn)孔的作用，用以了解在帷幕設(shè)計(jì)深度范圍內(nèi)巖體的透水情況和灌漿情況，并可據(jù)之簡(jiǎn)略勾劃出滲透剖面圖。這樣就滿(mǎn)足了前第二項(xiàng)中所述第1、2款的條件。根據(jù)

38、先導(dǎo)孔壓水試驗(yàn)和灌漿情況，結(jié)合水工設(shè)計(jì)要求，確定各部位灌漿帷幕孔的孔距、孔數(shù)、孔序 和孔深，不排除有在某些先導(dǎo)孔之間僅做排水，不再進(jìn)行灌漿或僅進(jìn)行少數(shù)量灌漿的情況。這樣進(jìn) 行設(shè)計(jì)，工作主動(dòng)，論據(jù)充分?？偟南敕ㄊ牵簩?duì)于高壩，完全采取排水設(shè)施而不考慮帷幕灌漿先導(dǎo)孔（或少數(shù)I序孔）配合是不很合適的。有時(shí)，鑒于工程的重要性，對(duì)基礎(chǔ)巖石提出較高的要求；或是為了某一特殊目的，需盡量降低 基礎(chǔ)巖石滲水流速或滲漏量時(shí)，即使大壩基礎(chǔ)巖石透水性較小，也常常進(jìn)行一定數(shù)量的帷幕灌漿。這里還想提出的一點(diǎn)是，如果僅準(zhǔn)備鉆設(shè)排水孔而不準(zhǔn)備做或計(jì)劃少做灌漿帷幕孔的壩段，仍 應(yīng)預(yù)留帷幕孔的位置，而在帷幕后依照常規(guī)設(shè)計(jì)排水孔的位

39、置鉆設(shè)排水孔，為以后萬(wàn)一若仍需進(jìn)行帷幕灌漿時(shí)，留有施工位置。第八節(jié)灌漿帷幕結(jié)構(gòu)的驗(yàn)算根據(jù)大壩基巖穩(wěn)定計(jì)算要求、地質(zhì)勘探資料和灌漿試驗(yàn)成果，初步確定了帷幕結(jié)構(gòu)形式、幕 深、幕厚和幕體滲透性。對(duì)于帷幕的防滲效果，降低揚(yáng)壓力的程度及幕體本身的穩(wěn)定性，則可依照 滲流理論建立物理和數(shù)學(xué)模型，采用有限元方法或其它方法進(jìn)行計(jì)算。這里僅介紹一種比較簡(jiǎn)便的 手算方法供參考。一、封閉式帷幕滲流計(jì)算假定透水巖層為有限厚，且為均勻介質(zhì)。帷幕深入相對(duì)不透水巖層，相對(duì)而言，帷幕本身滲透 性雖很低，但并非完全不透水，滲流通過(guò)帷幕滲至下游，如圖6-14(a)所示。般對(duì)不忘水巖層填暢(a)")圖的14透水巖層為有限厚

40、度時(shí)的情歡出一水去t上下爵水位差八7一樓幕幕直*心一椎事馬上注及障制的距町川一幡黑與F醉承童網(wǎng)的距離f G一常貴厚度T 或 L3= -q T qc在這種情況下，可先將帷幕厚度T按其透水性變換為一個(gè)當(dāng)量厚度|3(6.8-1 )式中K 灌漿前巖體的滲透系數(shù)；K灌漿后帷幕幕體的滲透系數(shù)；q灌漿前巖體的透水率；qc灌漿后帷幕幕體的透水率。這樣就將實(shí)際的計(jì)算條件轉(zhuǎn)換為圖6-14(b)所表示的設(shè)想計(jì)算條件，壩底寬度改換為L(zhǎng)1 + L2 +L30假定基礎(chǔ)巖層為均勻介質(zhì)，沿基礎(chǔ)巖層表面的滲透水頭可依照比例關(guān)系，近似地確定。在日C'兩點(diǎn)處的水頭值可以分別代表相應(yīng)于帷幕前、后的水頭，而C'點(diǎn)的水頭

41、與總水頭的比值(H' c/H),即為揚(yáng)壓力衰減系數(shù) “1。B、C'兩點(diǎn)白水頭 偉、仕的數(shù)值如下：L2 + L3Li + L2+ L3L2Li + L2+ L3L2H=80m帷幕至Li + L2 + L3舉例：某大壩帷幕深入相對(duì)不透水巖層，為封閉式帷幕，已知帷幕上下游水位差上游壩踵與下游壩趾處的距離分別為L(zhǎng)i=8m,L2=72m,帷幕厚度T為3.5m,基巖透水率q平均值為20Lu,帷幕防滲標(biāo)準(zhǔn)為1Lu,見(jiàn)圖 6-15 (a)。圖ET5封閉式施暮給構(gòu)就算0.5H（即xi=0.5）;幕體水力坡降是否小于規(guī)試驗(yàn)算：幕后水頭（即 C'點(diǎn)水頭）可否降到 范允許值。解：首先將帷幕厚度

42、換算為當(dāng)量厚度L3= -q-T 型 3.5 70m oqc1滲徑總長(zhǎng) L=L1+L2+L3= 8+72+70=150m由圖6-15(b)求出B點(diǎn)水頭 HB=HL-L3 = 80 72+70 =75.7m L150L272-C 點(diǎn)水頭 Hc=H - = 80 =38.4mL150v 0.5C'點(diǎn)水頭 c ,38.4=.= r=0.48總水頭 80幕體水力坡降=75.7工淞43.5小于表62中的允許水力坡降 25;也小于表63中的20。帷累結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足要求、懸掛式帷幕滲流計(jì)算 假定透水巖層較厚，帷幕深度沒(méi)有達(dá)到相對(duì)不透水巖層，為懸掛式6.8-3所示。圖6-16懸掛式帷幕結(jié)構(gòu)驗(yàn)算（長(zhǎng)度單位：m帷

43、幕。帷幕幕體滲透系數(shù)小，透水巖層滲透系數(shù)大，滲流沿帷幕邊緣滲至下游，如圖現(xiàn)假定滲流在鉛直方向的水頭損失較水平方向大一倍（此比值系根據(jù)巖石具體條件而定）。設(shè)qc、qi、q2分別表示帷幕幕體、壩基透水巖體、帷幕底部巖體的透水率值。先將帷幕底部厚度t ,變換為一個(gè)當(dāng)量厚度 ti,則：qi11= - tq2則實(shí)際的計(jì)算條件可換為圖6.8-3 （b）所示的設(shè)想計(jì)算條件，滲徑總長(zhǎng)L改換為l i+2d+ti+2d+l2。L-l i12LHb-Hc L-l 1-I2 H幕體水力坡降：揚(yáng)壓力衰減系數(shù):I= = 'tLtl2 a 1=L如果假定滲流在鉛直方向的水頭損失與水平方向一致，而帷幕底部巖體的透水率

44、值與壩基透水 巖體也相同時(shí)，則滲徑總長(zhǎng)L應(yīng)為l1+d+t+d+l 2,余者計(jì)算同前。舉例：某壩壩基帷幕為懸掛式帷幕，壩基巖體透水率q平均值為25Lu,帷幕底部巖體透水率為5Lu,帷幕上、下游水位差H=60m帷幕至上游壩踵與下游壩趾處的距離分別為：11=8m, 12=48m帷幕深度d=30m；帷幕厚度t=2.4m ,幕體透水率為 1Lu。試驗(yàn)算：幕后水頭（即C'點(diǎn)水頭）可否降到 0.5H （即a 1=0.5）;幕體水力坡降是否小于規(guī)范允許值。解：仍假定巖體中滲流在鉛直方向的水頭鍋失較水平方向大一倍。依前述程序1=4 t =q225X 2.4 = 12m滲徑總長(zhǎng) L=l i+2d+ti+2

45、d+l2=8+60+12+60+48=188m揚(yáng)壓力衰減系數(shù)121 1 =L<0.5幕體水力坡降I=L 1112LH188-8-4860二 X =-47.6t1882.4，小于表6-2圖6-17夾有中間層的透水巖層11透水層的厚度(11=11 z + 1 / ) ; 1 2 一帷幕的厚度；K、K2透水巖層，帷幕的滲 透系數(shù)；巾、h2一上游、下游的壓力水頭；1 透水巖層；2一帷幕(6.10)中的25,小于表6-3中的20,帷幕結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足要求。第五節(jié)帷幕的防滲效率灌漿帷幕的主要目的是減少大壩基巖內(nèi)的滲流。今用簡(jiǎn)單的公式，概略地估算一下帷幕的效率。圖6-17中所示為在透水巖體中間有一滲透系數(shù)低的

46、帷幕，兩者總的厚度為L(zhǎng)。根據(jù)達(dá)西定律：V = KILh1 h2Q = VA = K - - AL在研究單寬的情況下，A=1。基巖不設(shè)帷幕時(shí)的單寬滲流量為:K1(h1-h2)/cc、Q =(6.9)L式中Q b不設(shè)帷幕時(shí)基巖的單寬滲流量；K1基巖的滲透系數(shù)；h1上游面水頭；h2下游面水頭；L壩基寬度(L=1 1' +1 2+1 1”)。6.9-1 )的設(shè)置帷幕(相當(dāng)于在基巖中有一透水性很小的巖層)后的單寬滲流量計(jì)算式，與式( 情況相似，通過(guò)推導(dǎo)得出：K1 (h1 h2)K1(L 12)+ 12K2K1K2 (h1 h3)A =K2(L 12)+K112式中Qa設(shè)置帷幕后的單寬滲流量;K2

47、帷幕體的滲透系數(shù)；12帷幕的厚度；Ki上二 12 帷幕的當(dāng)量厚度。K2根據(jù)定義，灌漿帷幕的防滲效率EC為:(6.11 )Qb QaQb將式（6.9 ）中的Q,式（6.10 ）中的Q代入式（6.11 ）,便得:Ec =12L12(1 - L(1 -爛K1(6-12)K2K2)+-K1K1人 K212 .令a = , （K2<K1 = , 3 =代入式（6-11 ）則得：K1L3（1-“）EC= -r3 （1-a） + a式（6-13）可用圖6-18表不'。由圖6-18中可以看出，當(dāng)a為一定值時(shí)，3值愈大，Ec值愈大,防滲效率愈高。若3為一定值時(shí)，則“值愈小，E c值愈大，也就是說(shuō)時(shí)

48、，或K1值愈大，在強(qiáng)透水性巖石中時(shí)，防滲效率愈高。(6-13)也就是說(shuō)1 2愈大，帷幕愈厚,K2值愈小，帷幕的滲透性愈小ffi 6-18防滲效率與滲透系數(shù)比和層厚比的美系 ElIS*城摩，l看遁系數(shù)比，。=強(qiáng)； ，屆厚比，g *防滲效率Ec是個(gè)百分?jǐn)?shù)，它僅表示經(jīng)過(guò)灌漿后巖石基礎(chǔ)滲透流量較灌漿前減少了百分之多少。巖石基礎(chǔ)透水性大的，巳值易高；透水性小的，Ec值一般不易很高。所以，不要以Ec值的大小來(lái)作為評(píng)定帷幕灌漿施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。例如壩基巖石滲透系數(shù) K1原先就很小，與帷幕滲透系數(shù)K2相接近，此時(shí)a值將近等于1,由式（6.13）計(jì)算，則防滲效率 Ec值將會(huì)很小，這就說(shuō)明了為什么在弱透水基礎(chǔ)巖石中，

49、灌漿帷幕的效果一般不很顯著的原因，而這與帷幕灌漿施工質(zhì)量好壞卻無(wú)關(guān)。為了提高防滲效率，在設(shè)計(jì)灌漿帷幕厚度和確定幕體的防滲標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，均需慎重。第十節(jié)排水設(shè)計(jì)與施工巖石地基排水的主要目的是降低壩基揚(yáng)壓力，對(duì)于混凝土重力壩來(lái)說(shuō)，尤為重要?；炷翂位鶐r一般均設(shè)置防滲帷幕和排水孔，水庫(kù)中的水通過(guò)帷幕后，壩基揚(yáng)壓力值就有衰減， 通常稱(chēng)其衰減系數(shù)為 ，；至排水孔處揚(yáng)壓力又有衰減，稱(chēng)其衰減系數(shù)為a 2（圖6-19）。一般情況下，對(duì)于混凝土重力壩，/1值需根據(jù)壩基地質(zhì)條件、帷幕的結(jié)本及其滲透性而定，一般取 0. 450.6; 而a 2宜采用0.250.3。由于地質(zhì)條件和地下滲流的復(fù)雜性，因此難以用準(zhǔn)確ffl e-

50、19混款土力珈境將指壓力圖1 一面錯(cuò)博暮中心線(xiàn):工一主推水孔中心畿，一番壓力衰凌浜數(shù)：1一上暗水深1Hi一下游水廉的計(jì)算方法來(lái)進(jìn)行排水設(shè)計(jì)，一般多根據(jù)大壩基礎(chǔ)巖石的 水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件，壩工設(shè)計(jì)的需要，結(jié)合帷幕設(shè)計(jì)，一并考慮。比較準(zhǔn)確的排水設(shè)計(jì)，例如確定孔距、孔 深、排水效果等，需通過(guò)電模擬試驗(yàn)才易獲得。例如葛洲 壩一期工程二江泄水閘護(hù)坦設(shè)計(jì)，采用了抽排方案，為了搞清經(jīng)排水后，揚(yáng)壓力能否降低到設(shè)計(jì)規(guī)定值，排水量究竟是多少，采取的孔距、孔深是否合理，在施工前做了三 向電模擬試驗(yàn)。日本黑部第四大壩基礎(chǔ)排水設(shè)計(jì)也做了較 大規(guī)模的電模擬試驗(yàn)。國(guó)內(nèi)較多的重要工程在設(shè)計(jì)階段均 進(jìn)行過(guò)電模似試驗(yàn)。一、排

51、水孔的位置和布設(shè)排水孔一般分為主排水孔和副排水孔兩種?？v向主排水孔位于帷幕下游， 距帷幕較近，通常多與帷幕灌漿孔在同一廊道內(nèi)，但應(yīng)以在帷幕幕體及巖石內(nèi)的水力坡降不超過(guò)允許值為限。帷幕灌漿孔多為垂直孔， 有少數(shù)工程采用向上游傾斜的孔。主排水孔則是向下游傾斜，見(jiàn)前圖6.5-1。一般規(guī)定，在基礎(chǔ)巖石表面處，主排水孔與帷幕下游排灌漿孔的間距不得小于2s故主排水孔向下游傾斜時(shí)角度常依所廊道底板混凝土厚度（m排水孔傾斜的角度<330°35225717°>715°表6-5主排水孔斜度表在部位廊道底板混凝土的厚度而定，例如潘家口大壩的主排水孔與灌漿帷幕孔布設(shè)在同一廊道

52、內(nèi)， 主排水孔距帷幕下游排灌漿孔的間距為0.5m,主排水孔向下游傾斜的角度如表6-5所示。為了防止水力坡降過(guò)大，高壩有時(shí)在灌漿廊道下游專(zhuān)門(mén)設(shè)置主排水孔廊道，主排水孔與帷幕灌漿孔不在同一個(gè) 廊道內(nèi)施工，在這種情況下，主排水孔向下游傾斜的角度 可小些，或?yàn)橹笨??？v向副排水孔距帷幕較遠(yuǎn)，對(duì)于高壩，常設(shè)置兩排或 更多排的副排水孔。從總的布局上看，高壩排水孔的布設(shè)多呈網(wǎng)格狀，除與壩軸線(xiàn)平行方向布設(shè)主、副排水孔外，在垂直壩軸線(xiàn)方向也布設(shè)幾排排水孔，與能者互相組成網(wǎng)格狀，更多的壩常利用橫向廊道鉆設(shè)排水孔。圖6.10-2是劉家峽大壩排水孔的布設(shè)情況示意圖。圖6.10-2劉家壩大壩地基滲流控制平面布置示意圖B一灌