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破坏机理分析及判别技巧

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:如何评判高洪水位时出现的各种险情对堤防稳定安全威胁性大小呢?为此,要求我们去分析堤防遭遇不同险情时破坏而溃决的机理演变过程,据此来认识其威胁性大小。高洪水位的水流经堤防土体外部一块一块的洗刷剥离破坏而逐步扩大加深,最终形成倒口而溃决,如风浪冲刷与漫溢洗刷等,即属于此类险情。

破坏机理分析及判别技巧

如何评判高洪水位时出现的各种险情对堤防稳定安全威胁性大小呢?从经验上去把握是办法之一,但经验究竟是有限的,不仅具有丰富经验的人不多,而且从总体上看,这些人所经历的堤防出险与抢护全过程的经验也是很有限的。为此,要求我们去分析堤防遭遇不同险情时破坏而溃决的机理演变过程,据此来认识其威胁性大小。

经分析,堤防溃决演变的机理过程在湖南洞庭湖区(湖堤或江堤)大体上可归纳成如下4种类型[1]

(1)在高洪水位的渗流作用下从堤防土体内部一点一粒的流失破坏而逐步扩大穿通,最终造成塌陷而溃决,如管涌与渗漏等,即属于此类险情。

(2)高洪水位的水流经堤防土体外部一块一块的洗刷剥离破坏而逐步扩大加深,最终形成倒口而溃决,如风浪冲刷与漫溢洗刷等,即属于此类险情。

(3)高洪水位的渗透水长时间的饱和浸泡,导致局部土体承载力降低(抗拉抗剪力减小),此时外部稍加干扰,就可能造成大块土体被拉裂或脱坡,由微裂到宽裂,由小移到大离,最终也会失去整体稳定造成倒塌而溃决,如裂缝与滑坡险情等,即属于此类险情。

(4)高洪水位的渗流作用在紧挨穿堤建筑物的土体上,由开始的渗流推动细小颗粒逐步扩大到水流冲刷交界面上的土体,最终也会造成塌陷而溃决,此种接触冲刷险情也可归属于从堤防土体内部破坏这一类中;还有一种是建筑物自身遭到破坏,如闸门损坏、涵管断裂、挡土墙破裂倒塌等不能挡水,从而使建筑物的外部遭到水流或风浪的冲刷而可能引起一系列的破坏,此种冲刷破坏也可以归属于从外部破坏的一类。

由此可见,小面积散浸险情对堤防溃决威胁性很小,一般属早期险情;险况十分严重的也只能划归为中期险情;而穿孔险情一般属晚期险情,险况较为稳定的也应划为中期险情。

对于滑坡,不论是堤脚空虚或是堤基松软而产生大块土体移动总是先有裂缝,后有滑动,从时间先后或从对堤身稳定安全影响大小衡量,滑坡一般应划为中期险情,较为严重的(如滑体较大,削减堤身断面达50%以上时)则应划为晚期险情,而裂缝则应视其部位、性质与量级划分为相对较低一个等级的险情。

对于管涌险情,就洞庭湖区(湖堤和江堤)而言,一般发生在堤防的砂性基础部位,当高洪水位出现时,由于渗透坡降陡然增大,在堤防内坡脚覆盖土层不厚的薄弱地方,如超过土层允许坡降,很可能被顶破,产生渗流挟带泥沙溢出,此即是人们常称为的管涌险情,其实在堤防地基内部早已有细沙粒在渗透压力作用下缓慢地在粗颗粒间隙移动,它的危险性在于日积月累,久而久之得不到制止而形成贯穿式通道(即穿孔),继而会造成塌陷、跌窝等更为严重的险情。因此,对于管涌险情,可视其发展阶段选列一些外部症状参数来区别其早、中、晚期。

对于渗漏险情(又称漏洞险情),其情况更为复杂,它的成因有蚁穴、蛇洞、兽窝、树蔸,甚至还埋有暗豆刂、棺木、迎水侧堤脚人工构筑物等,也还可能在堤身填筑时个别部位夹有砂层、架空砖石块以及新旧交界处留有柴草腐杂物未作清理等。为此,只能抓住不同堤段各自不尽相同的一些主要险症参数,以判别对堤身安全稳定性威胁的大小。(www.xing528.com)

基于传统的统计思路和定性分析,由若干具有丰富抢险经验和水利工程理论知识的专家,采取独立思考、交叉审议的方法,汇集多数专家的共识,制定出具体堤段各种险情严重程度划分参照表,如表4-1所示,表中只列出6类险情。

再综合考虑各种险情在历史上对具体堤段造成溃决的频率大小、距离溃决的时间长短以及险情抢护的难度大小等影响条件对大堤的稳定安全威胁程度予以早、中、晚期的划分,如表4-2所示。

由于表4-1和表4-2是针对每个具体堤段(一般取50~100m)做出来的,这样不仅可以简化判别条件,而且具有较高的可信度和可操作性。所以,就其思路和模式来说有普遍参考价值,但其划分数据只对具体堤段有使用价值。

表4-1 具体堤段险情严重程度判别参照

续表

表4-2 具体堤段综合权衡旱、中、晚期险情判别参照

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