土工布砂墊層結(jié)合反濾結(jié)構(gòu)及人工降雨沖刷試驗
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)造機理為：在施工過程中，由于壩體受到暴雨沖刷，或運行期水位驟降，使土工布與壩面之間形成以砂為介質(zhì)的流動“徑流”，防止徑流對壩面的直接沖擊，對壩體起到保護作用。
為了進一步論證其合理性，在水庫圍壩護砌施工現(xiàn)場進行了人工降雨試驗，以尋求最佳墊砂厚度。本實驗分為兩個部分。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，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。通過對兩臺潛水泵的平行連接，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。首先對鋪設(shè)了砂墊層的第二段壩體進行了人工沖刷試驗。在降雨過程的前10分鐘內(nèi)，壩坡上流動的水逐漸出現(xiàn)微渾濁狀態(tài)，此后直到試驗結(jié)束水流仍保持清水狀態(tài)，兩小時的“降雨”強度為120毫米/小時。實驗后，在壩坡上、中、下三段分別對其片石進行卸載，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，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，將會發(fā)生。
試驗結(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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