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水工建筑物渗流观测的目的是以水工建筑物中的渗流规律来监视其施工期和运行期的性态和安全,检验理论计算结果。渗流观测的主要内容包括渗流量、扬压力、浸润线、绕坝渗流及孔隙水压力等。
(1)土石坝的渗流观测。土石坝渗流观测的主要项目包括:坝体浸润线的位置变化,坝基的渗流动水压力及导渗减压的效能,绕坝渗流情况,渗流量及渗水温度等。
1)浸润线观测。通过测压管可以观测坝体内浸润线的位置变化。观测断面一般布置在最重要、最有代表性,而且能够控制主要渗流情况和估计可能发生问题的地方,例如河床段最大坝高断面、合拢断面和可能产生裂缝的断面等。对大中型工程,观测断面不少于3个。测点的布置,在每一个断面内,位置和数目应根据影响浸润线位置的因素和能绘出等水位线或等势线的分布而定。
测压管水位常用测深锤、电测水位计等测量。测压管有金属管、塑料管和无砂混凝土管等几种,其构造大体由进水管段、导管和管口保护等3部分组成。测压管是在土坝竣工后蓄水之前钻孔埋设的,埋设后应及时进行注水试验,检查其灵敏度是否合乎要求。检查合格后应在管口加盖上锁并编号。观测的次数根据坝的稳定情况而定。初次蓄水期,应3天观测一次;投入正常运行期,上游水位低于设计水位时,观测次数可以减少,但至少每10天观测一次;在汛期,上游水位超过正常水位或上涨较快时,应每天一次。观测时应同时进行上、下游水位观测。
2)渗流量观测。渗流量观测的目的是了解渗流量的变化及水库渗漏水量损失,据此分析土石坝的安全性。坝的渗流量包括坝体渗流量、坝基渗流量和绕渗或两岸地下水补给的渗流量,应尽量做到分区观测,以监测各种渗流量大小的变化及渗透稳定性。渗流量的观测方法,根据渗流量的大小和汇集条件,一般可采用容积法(适用于渗流量小于1L/s 的情形)、量水堰法(一般要求渗流量小于300L/s)和测流速法(渗水能引入具有较规则的平直段的排水沟内时采用)。最常用的是量水堰法。量水堰又分为三种形式,即三角堰(适用于渗流量为1~70L/s时)、梯形堰(适用于渗流量为10~300L/s时)和矩形堰(适用于渗流量大于50L/s时)。渗流量量测位置布置,一种是一直沿用的下游坝脚附近设堰量测总渗流量;另一种采用分区观测渗流量布置,即不同渗透部位设堰量测局部渗流量。前者易受降雨、发电尾水和人为破坏因素影响,但设备简单,能掌握总渗流量的长期变化情况。
3)绕渗观测。绕渗观测也是浸润面(线)的观测,可用水管式孔隙水压力仪等观测。其观测测点布置,应根据坝型、两岸山体的地质构成情况、防渗与排水措施的形式、坝体与两岸或混凝土建筑物的连接形式等特点而定。
(2)混凝土建筑物的渗流观测。混凝土建筑物的渗流观测包括地基扬压力观测、建筑物内部渗透压力观测、渗流量和绕坝渗流观测、外水压力观测等。
地基扬压力观测,常采用的是测压管或差动电阻式渗压计,测点沿建筑与地基接触面布置。对大中型混凝土建筑物,测压断面不少于3个,每个断面测点也不少于3个。渗透流量及绕坝渗流的观测方法与土坝相同。混凝土建筑物其他的几种渗流观测可参考专门文献。