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减压井在堤坝排渗减压工程的应用

时间:2021-02-09 09:13:56 土木工程毕业论文 我要投稿

减压井在堤坝排渗减压工程的应用

  减压井在堤坝排渗减压工程的应用

  【摘 要】 本文介绍了减压井的工作原理,减压效果,以及设计参数的选取。

  【关键词】 堤坝 减压井 设计参数 正交试验

  减压井及其工作原理对下游设置铺盖的大坝或者有天然弱透水覆盖层堤防,常由于铺盖和覆盖层的透水性较下层土为小,使位于堤坝下游下卧砂层压力水头过大,以致地基覆盖层渗透坡降超标,发生严重渗透变形,影响堤坝安全,同时导致堤坝下游沼泽化,恶化居住条件和作物生长条件。

  (1)减压井导渗原理是:通过滤水管将来自上游渗透水流直接导入井内,阻止水流往下游流动,在地下迅速降低压力水头,以达到保护大坝的稳定和降低下游地下水位的目的。

  因此,大坝或堤防下游设置排渗减压井可达到以下三个目的:1)避免坝址下游发生渗透破坏;2)避免坝址下游沼泽化;3)降低坝体浸润线,增加坝体稳定性。

  (2)减压井的设计主要是依据堤坝运行的标准、坝基地质和土层结构特性等,确定减压井的类型、井深、井径、井距、井口高程、井系轴线位置以及反滤层,充分发挥减压井的作用,降低工程造价。

  1)减压井类型的选择可分为浅井、深井两类。

  浅井是挖穿不透水或相对隔水的覆盖土层,把井底置于透水层上部的减压井。

  这种透水层厚度不大、埋深较浅的地基能起良好的减压排渗作用,井距一般较小,虽占地较多但仍较经济。

  深井是井孔深入大部或全部透水层的减压井。

  当井孔部分深入透水层,称不完整井。

  当井孔深入全部透水层,称完整井。

  对于深厚透水层的地基,采用深井效果最明显。

  对于不均匀透水地基,井孔应贯穿不透水夹层或相对隔水层,采用完整井或深孔不完整井。

  2)减压井井深、井距、井径及井口高程一般应通过水力分析试算确定,有时也可根据现有的施工器具、地质条件来选定井径和井深,通过计算确定井距。

  ①减压井的深度主要取决于坝基的地质条件,井的有效贯入度一般选在(25~75)%,小于25%,排水降压效果急剧降低;大于75%排水降压效果提高不明显。

  ②减压井的井距应与贯入度一起考虑,在达到排水降压标准的前提下,还须满足施工方便和经济的原则。

  井距一般15~30m为宜,过大会使大量的渗透水流将越过井系,影响减压效果。

  ③减压井的井管的直径通常采用15~30cm。

  直径太小,井内将产生较大的摩阻水头损失,影响减压效能;太大,将造成成本过高。

  ④井口高程应高于井不排水状态下,排水沟中可能出现的最高径流水位,以防沟内污水倒灌。

  但也要满足防浸降压,控制地下水位的要求。

  井口绝对高程俞低,降压效果俞好,但开挖排水沟的工程量也相应地增加。

  因此,经济合理的井口高程,应通过方案比较择优而定。

  3)减压井的井系轴线靠近堤脚(渗透坡降最大) 的减压效果较好;离堤脚过远,则在井系轴线与堤脚之间仍存在较大的'渗透压力。

  4)减压井反滤层的设计为了保证反滤层的均匀性及使反滤层在施工洗井时能够随着细粒的进入井内而自由沉降,不至发生架空脱节现象,减压井主要设计参数对排渗减压效果的显著性影响水平分析减压井的间距L、贯入强透水层的深度W及井径R是决定井的排水降压效果和工程费用的几个主要参数。

  通常是结合工程经验用试算法对减压井进行设计。

  通过正交试验法分析减压井主要设计参数对防渗减压效果的显著性影响水平,确定各设计因素的主次之分,以便寻找最优的设计方案。

  正交试验设计法是一种科学地安排和分析多因素多水平试验的方法。

  它的主要优点是能在很多方案中选出代表性强的少数方案,通过对这些方案计算结果的分析,从中找出最优的方案,并可得到比试验本身给出的还要多的相关各因素信息。

  在减压井的设计中,一方面保证减压井能达到渗流控制的目的,另一方面应追求良好的经济效益。

  减压井主要设计参数的计算渗流控制效果包括三个方面:渗出点高度h1、背水侧地基剩余水头h2是否满足设计要求以及打井工作量(涉及工程造价)是否最优。

  影响上述效果的因素主要包括井深(W)、井径(R)、井距(L)、井口高程、反滤层材料及厚度等。

  减压井的传统设计方法是结合工程经验,采用试算法确定井距、贯入度及井径等主要设计参数,,不能定量地反映出这些参数对减压效果的影响水平,很难得到最优的设计方案。

  正交试验分析减压井的井距、贯入度及井径对减压井效果分析的影响,得出的结论是:①减压井的贯入度对排水降压效果影响最显著,其次是井距,井径的无显著影响;②合理的减压井布置方案应尽量取较大的贯入度及较小的井距,在便于施工、防淤及洗井的条件下,宜取较小的井径。

  当然,在实际工作中,工程要求、地质情况、机械设备、工程造价等都随工程、地点、时间有很大不同。

  因此,减压井设计时要因地制宜,具体情况具体分析。

  结合本文分析得出的结论,并根据工程特点、工程经验与渗流分析,经济技术综合比较选取各主要设计参数,使设计方案达到最优。

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