[发明专利]一种提高土石坝抗渗性能的装置及方法

说明书

本发明提供了一种提高土石坝抗渗性能的装置及方法，所述土石坝的防渗体的内部预先埋设有若干竖直设立的通气管，并位于防渗体的上游侧的1/3区域内；所述通气管为双层管，其包括内管和外管，所述外管的底部封闭，所述内管的底部与外管的底部之间留有间隙；所述外管的管壁上设有通孔，所述外管的上端通过阀门与外接气源连接。采用本发明的技术方案，将气体通入通气管，空气通过内外管之间的空隙泵入防渗体内部，并将通气管内原有水沿内管挤出；空气经过外管的通孔通入到土石坝的防渗体内部，促使水面以下区域非饱和化，降低了土质防渗体上游侧的水头，提高土质防渗体上游侧刚度，并提高土石坝整体抗渗性能。

技术领域

本发明属于水利工程技术领域，尤其涉及一种提高土石坝抗渗性能的装置及其应用方法。

背景技术

渗透破坏是导致土石坝发生溃坝事故的重要原因。另外，早在上世纪八十年代，国外研究人员就发现土样的饱和度对渗透试验结果的准确性有较大的影响。当土样饱和程度较低，土颗粒间会存在较多的气泡，在渗透过程中，这些气泡堵塞部分孔道，阻碍水的流动，使实际的过流断面变小，提高土样的抗渗和抗破坏性能，因此测得的渗透系数和破坏水力梯度也得到相应提高。同时，低饱和度条件下土体刚度、强度较饱和条件下都有较大程度提高，通过降低土体饱和程度来提高其抗渗性能和刚度具有理论基础。

发明内容

针对以上技术问题，本发明公开了一种提高土石坝抗渗性能的装置及其应用方法，提高了土石坝整体的抗渗性能。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种提高土石坝抗渗性能的装置，其中，所述土石坝内设有防渗体；所述土石坝的防渗体的内部预先埋设有若干竖直设立的通气管，并位于防渗体的上游侧的1/3区域内；所述通气管为双层管，其包括内管和外管，所述外管的底部封闭，所述内管的底部与外管的底部之间留有间隙；所述外管的管壁上设有通孔，所述外管的上端通过阀门与外接气源连接。其中，所述通气管构成通气管网。内管起排水作用。

作为本发明的进一步改进，所述通气管呈空间立体设置，在土石坝的水平截面上，所述相邻两排的通气管呈品字形或三角形设置。进一步的，在土石坝的水平截面上，相邻两排的三根通气管之间呈等边三角形分布。

作为本发明的进一步改进，沿坝体长度方向同一竖向截面的所有通气管的中轴线均位于同一断面上。这样，避免管网侧壁渗透破坏，保证管体全部同水头。

作为本发明的进一步改进，所述通气管由粗管接细管构成，预先埋置于土石坝的防渗体内部，位于上游侧的1/3区域内。进一步的，所述通气管的内管和外管均采用软管。

作为本发明的进一步改进，所述内管的外径比外管内径小至少2厘米。

作为本发明的进一步改进，所述外管为花管，所述外管的管壁上的通孔等距分布。

作为本发明的进一步改进，所述通孔的直径不大于5毫米，所述通孔之间的间距不大于10厘米。

作为本发明的进一步改进，所述通孔的直径为1~3毫米，所述通孔之间的间距为6~8厘米。

本发明还公开了一种提高土石坝抗渗性能的方法，其采用如上任意一项所述的提高土石坝抗渗性能的装置进行抗渗，包括以下步骤：

在水库蓄水后，对通气管的外管进行通气，待内管的上端出口没有水流出时，封闭内管的上端并持续通气，使空气通过通气管输入土质防渗体内部。

作为本发明的进一步改进，所述外接气源的供气压值不超过50kPa。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：