土工布砂墊層結(jié)合反濾結(jié)構(gòu)及人工降雨沖刷試驗(yàn)
由于堤壩的邊線較長,容易受到雨水沖刷,部分堤壩工程曾因雨水沖刷而受到破壞,因此在水庫施工中,采用了土工布與10厘米厚的砂墊組合的反濾結(jié)構(gòu)。其構(gòu)造機(jī)理為:在施工過程中,由于壩體受到暴雨沖刷,或運(yùn)行期水位驟降,使土工布與壩面之間形成以砂為介質(zhì)的流動(dòng)“徑流”,防止徑流對(duì)壩面的直接沖擊,對(duì)壩體起到保護(hù)作用。
為了進(jìn)一步論證其合理性,在水庫圍壩護(hù)砌施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了人工降雨試驗(yàn),以尋求最佳墊砂厚度。本實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)部分。在第一段中,沒有砂墊層,規(guī)格為350克/平方米的土工布直接鋪在已經(jīng)完成施工的壩體上,在其上面干砌30厘米厚的片石,第二段則是在已經(jīng)完成施工的壩坡上,先鋪10厘米厚的砂墊層,鋪平后灑水拍實(shí),然后在上面鋪同樣規(guī)格的土工布,最后干砌30厘米厚的片石。通過對(duì)兩臺(tái)潛水泵的平行連接,將水注入Φ100毫米主輸水管,然后在管路兩側(cè)分別注入Φ20毫米口徑的配水支管。每根配水支管長度9米,管距1.9米。每個(gè)支管上各有3排小孔,小孔間距15厘米,孔徑2毫米。水從支管中噴射到空氣中,再噴射到干砌壩坡上。首先對(duì)鋪設(shè)了砂墊層的第二段壩體進(jìn)行了人工沖刷試驗(yàn)。在降雨過程的前10分鐘內(nèi),壩坡上流動(dòng)的水逐漸出現(xiàn)微渾濁狀態(tài),此后直到試驗(yàn)結(jié)束水流仍保持清水狀態(tài),兩小時(shí)的“降雨”強(qiáng)度為120毫米/小時(shí)。實(shí)驗(yàn)后,在壩坡上、中、下三段分別對(duì)其片石進(jìn)行卸載,檢查砂墊層厚度,三段分別為9.5cm、9cm、9.5cm,與施工標(biāo)準(zhǔn)要求的10cm±2cm的厚度相符,并通過試驗(yàn)證明,壩坡沒有發(fā)生塌方、鼓包等情況,說明壩坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。測(cè)試后將片石及土工布拆除,發(fā)現(xiàn)壩坡嚴(yán)重沖刷,出現(xiàn)大小不同的43條沖溝,其中兩條最寬處40厘米,最深處25厘米。通過人工增雨試驗(yàn)得出結(jié)論:在土工布砂墊層與反濾層相結(jié)合的水庫圍壩中,當(dāng)遇到50年一遇的暴雨時(shí),其壩體能保持穩(wěn)定,反濾層的“保土”、“透水”功能保持良好;若反濾層為土工布,不進(jìn)行砂墊層鋪筑,土工布易出現(xiàn)淤堵,反濾作用受到影響,將會(huì)發(fā)生。
試驗(yàn)結(jié)果表明,采用土工布砂墊組合反濾結(jié)構(gòu)是保證水庫大壩安全的重要措施,也是保證大壩安全的重要環(huán)節(jié)。
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