[发明专利]一种黏土斜墙土石坝渗漏预警方法

说明书

本发明公开一种新型黏土斜墙土石坝渗漏预警方法，通过计算坝基和黏土斜墙的最终沉降量，建立土石坝黏土斜墙孔隙比与渗透系数的理论关系，根据沉降监测资料确定土石坝黏土斜墙的沉降位移，进而确定土石坝黏土斜墙的孔隙比，然后确定土石坝黏土斜墙的基准理论渗透系数，再根据坝体内的测压管水位监测资料计算确定土石坝黏土斜墙的渗透系数比较项，对比分析两渗透系数确定土石坝黏土斜墙渗透系数的增益比，进而通过增益比的大小判定土石坝黏土斜墙渗漏危险预警等级。仅根据大坝沉降和浸润线的日常监测就可以方便快捷的对黏土斜墙土石坝渗漏进行科学的监测预警分析，预警方法稳定可靠，实际应用价值更高。

技术领域

本发明属于黏土斜墙土石坝渗漏预警领域，具体涉及一种基于沉降联合浸润线监测的黏土斜墙土石坝渗漏预警方法。

背景技术

目前，黏土斜墙土石坝的渗流监测多采用测压管监测，并通过对测压管监测数据进行分析判断土石坝的浸润线和渗流特性，进而根据浸润线的变化判断土石坝的渗漏风险，但是由于测压管无法监测土石坝黏土斜墙中浸润线的变化，使得土石坝的渗漏风险监测存在缺陷。此外，土石坝也有采用渗透系数反演分析的方法对坝体黏土斜墙的防渗效果进行分析，但其多采用BP神经网络、数值模拟等方法，BP神经网络方法需要对大量数据进行训练，主要依靠非线性映射关系建立各参数与渗透系数之间的联系，缺乏科学的物理力学理论支撑，其结果的准确性存在不确定性。数值模拟是依据实际工程和相关物理力学参数建立数学模型进行计算，其结果较为准确，但其准确度主要依靠选用计算法则和边界条件及相关物理力学参数，建模过程较为繁琐。

发明内容

本发明为了克服现有土石坝渗漏监测预警的不足与缺陷，提出一种基于沉降联合浸润线监测的黏土斜墙土石坝渗漏预警方法。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种黏土斜墙土石坝渗漏预警方法，包括以下步骤：

步骤A、确定黏土斜墙土石坝相关参数，并绘制黏土斜墙土石坝和坝基的典型断面图；

步骤B、确定黏土斜墙土石坝坝基最终沉降量：获得坝体各填料层的附加应力以及坝基沉降计算深度，并对坝基沉降计算深度内的土层进行分层，以实现对坝基最终沉降量的计算；

步骤C、确定土石坝黏土斜墙最终竖直沉降量S_3∞：

S_3∞＝S_2∞cosθ

式中：S_2∞为土石坝黏土斜墙土层垂直于黏土斜墙产生的一维压缩最终沉降量；S_3∞为土石坝黏土斜墙土层最终竖直沉降量；θ为土石坝黏土斜墙下游面的坡角；H_max为垂直于土石坝黏土斜墙底部土层面方向的最大距离；为土石坝黏土斜墙内部在其上游面三角形分布荷载的作用下的平均附加应力系数；为土石坝黏土斜墙内部在其上游面三角形分布荷载的作用下垂直于土石坝黏土斜墙底部土层面方向的最大平均附加应力；p为土石坝黏土斜墙上游面的三角形分布荷载最大值；l为土石坝黏土斜墙上游面的长度；为上游砂砾石填料的重度；为上游中粗砂过渡料的重度；为上游砂砾石填料的体积；为上游中粗砂过渡料的体积；a为土石坝黏土斜墙压缩系数；为土石坝黏土斜墙泊松比；为土石坝黏土斜墙初始孔隙比；

步骤D、确定土石坝黏土斜墙沉降和总孔隙比的关系，得到土石坝黏土斜墙总孔隙比e；

步骤E、确定土石坝黏土斜墙孔隙比与渗透系数的关系，得到基于沉降确定的土石坝黏土斜墙渗透系数k；

基于有效孔隙比计算确定土石坝黏土斜墙渗透系数：