土石坝土工膜防渗渗流分析摘要：采用水力学法对土石坝进行渗流分析，给出了土石坝浸润线方程；根据浸润线方程，对土石坝土工膜防渗进行了材料选择、厚度确定、结构设计及渗流计算分析。研究表明土工膜防渗技术是土石坝防渗方面的一种有效的方法，对解决土石坝渗流问题具有一定的借鉴作用。Abstract：Saturationlineequationofearth-rockdamisgivenbymethodofhydraulics，fromwhichwecanselectmaterial，determinethickness，designstructureandanalyseseepageflowofgeo-membrance.Researchshowsthatseepagetechniquesofgeo-membranceisaneffectivemethodofseepageinearth-rockdam，whichcanprovidereasonablereferencesforsolvingtheproblemofseepageinearth-rockdam.关键词：土石坝；土工膜；防渗设计Keywords：earth-rockdam；geo-membrane；antiseepagedesign中图分类号：TV441+.5文献标识码：A文章编号：1006-4311（2013）07-0069-020引言土石坝是利用砂、土、砂砾以及石料等坝址材料填筑而成的挡水建筑物。由于可就地取材、对地形地质条件适应性强、施工进度快、造价低，土石坝是目前最古老且应用较广的坝型。但散粒体材料之间的孔隙，在水压力的作用下，水流会沿坝体土料、坝基土料、坝肩两岸地基中的孔隙向下游渗透，造成坝体、坝基的渗漏。土工合成材料是一种以聚合物为原材料人工合成的新型防渗材料，在水利水电工程方面的应用主要包括防渗、排水、反滤，隔离、封闭、护岸护底工程、防汛抢险等方面[1]。土工膜防渗结构具有不透水性强，抗冻性好，重量轻，体积小，厚度薄，便于施工和造价低的特点，具有广泛的应用，土工膜防渗技术在我国土石坝中的应用已渐趋成熟，特别在新建的中低土石坝、病险土石坝以及堤防的除险加固中等应用较广[2]。1土石坝渗流分析土石坝如果渗透性过大，不仅使水量大量流失，而且还会引起坝体和坝基产生管涌，流土等渗透变形，严重者可导致溃坝事故[3]，必须进行渗流分析。渗流分析研究的主要任务是根据坝体浸润线的位置确定渗透流量和渗透压力、确定坝基平均水力坡降和出逸坡降；土石坝渗流分析方法可分为流体力学法，水力学法，数值解法和流网法，一般可采用水力学法进行计算[4]。土石坝水力学法渗流分析的基本思路是把坝内渗流区域划分为若干段（一般为两段），建立各段水流的运动方程式，并根据渗流的连续性原理求解渗流要素和浸润线，一般假设[5]：①坝体内部渗流为层流，认为坝内渗流符合达西定律；②坝体内部渗流为渐变流，认为渗流场中任意过水断面各点的水平流速和比降都是相等的；③渗透系数在相同或近似相同的土料中各向同性。渗流分析计算时，将坝体横断面分成两段，利用达西定律，对坝体的每一段建立流量方程式，解方程组，便可确定渗流的基本特性。在实际分析中，以虚拟等效的矩形代替上游坝体三角形，假设浸润线在下游水面与排水体上游面的交点进入排水体，即出逸高度为0，坝体浸润线方程式为■x=H■■+■-y■-■y（1）式中：q为坝体和坝基单宽流量，m3/（s.m）；K为坝体土层渗透性系数；H1为铺设薄膜范围内的最大水头，（m）；T为坝基透水层的厚度，（m）；KT为坝基土层渗透性系数；m1为大坝上游面边坡系数；m2为大坝下游面边坡系数；m3为大坝排水体上游面边坡系数。2土工膜防渗设计2.1土工膜材料选择在采用土工膜防渗技术时，对土工膜品质及性能提出以下要求[6]：①具备足够的抗拉强度，能承受施工铺设时的拉应力和使用期在水压力作用下不损坏；②在设计应用条件下，有足够长的寿命；③在侵蚀性的液体中，有足够的抗化学侵蚀能力。选择时，其除了满足防渗要求外，还应满足膜本身强度、防渗性、抗化学侵蚀等方面的要求，而且必须结合工程实际情况，考虑各种薄膜性能、单价、产品质量等方面的因素，经济技术比较后选定。选定的土工膜必须满足工程要求，达到技术指标，有特殊工程需要的满足特殊要求极其相关规定。在使用时，由于土工膜性状受荷载、加荷速率、使用时间、温度和试样尺寸等因素影响，应按有关规定进行测试，对重要工程应进行现场实验，以满足使用的要求。2.2土工膜厚度的确定土工膜厚度的确定应依据防渗和强度两个方面...