[发明专利]一种土石坝心墙土层渗透系数逐层叠加反演方法

说明书

本发明公开了一种土石坝心墙土层渗透系数逐层叠加反演方法，所述方法基于不同库水位情况下，根据土石坝坝体测压管和量水堰监测数据形成实际坝体浸润线，再结合已知坝体土层渗透系数，运用理论计算方法从低库水位向高库水位逐层叠加反分析土石坝防渗心墙渗透系数，以便达到精确分层获得土石坝防渗心墙渗透系数的目的。本发明方法原理简单可靠，处理流程明确，满足现行规范要求，可根据坝体不同断面的测压管进行坝体分区分层渗透系数精确化获取，为后续土石坝防渗加固设计提供可靠依据。

技术领域

本发明涉及渗透系数反演方法，尤其涉及一种土石坝心墙土层渗透系数逐层叠加反演方法。

背景技术

据统计，我国95％的水库大坝为土石坝，大部分兴建于20世纪50～70年代，受限于建设历史原因，大坝施工普遍存在坝体填筑不密实，其中心墙体土石坝由于防渗主体为心墙，该土体渗透系数对大坝渗流安全至关重要，但心墙体填筑密实度往往表现出在纵向埋深的极大不均匀性，底部心墙土体较密实渗透系数小，心墙逐渐向上土体欠密实且渗透系数变大，致使大坝运行多年后，出现渗漏问题，可见对病险土石坝防渗心墙渗透系数精准获悉十分重要。工程实践勘察中往往采用现场试验或室内土工试验来获取防渗心墙渗透系数，但受限于钻孔数量、取样数量、土样扰动等因素，防渗心墙渗透系数往往难以精准捕获，更难以分层精确获取，不利于后续有针对性的防渗加固处理设计。

总而言之，如何精确捕获土石坝防渗心墙渗透系数，精准阐述土石坝防渗心墙渗透系数在纵向埋深的分布规律，是病险土石坝防渗加固勘察设计重中之重。

发明内容

本发明目的是提供一种土石坝心墙土层渗透系数逐层叠加反演方法，利用不同库水位工况下坝体测压管和量水堰监测数据，实现土石坝防渗心墙渗透系数逐层叠加精确捕获，为后续病害土石坝防渗加固处理提供可靠的科学依据。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种土石坝心墙土层渗透系数逐层叠加反演方法，包括以下步骤：

S1、开展土石坝渗流安全日常监测，获取低库水位条件下坝体测压管和量水堰的日常监测数据；

S2、利用上述低库水位条件下的测压管监测数据，绘制成大坝断面实际浸润线；

其中利用迎水坡坝壳层处测压管水位与库水位直接线性连接并延展到防渗心墙处，形成交点①，再利用防渗心墙处测压管水位与交点①直接线性连接并延展到背水坡坝壳层处，形成交点②，最终利用背水坡坝壳层处测压管水位与交点②直接线性连接并延展到排水棱体底部，形成大坝断面实际浸润线；

S3、根据上述库水位高程确定防渗心墙I层范围，把低于该库水位以下的防渗心墙体划分为防渗心墙I层，计算同等低库水位条件下土石坝理论浸润线和坝体渗流量；

具体为在计算软件中单独建立计算单元，再利用已知的迎水坡和背水坡坝壳层渗透系数和计算软件，计算同等低库水位条件下土石坝理论浸润线和坝体渗流量；

S4、调整防渗心墙I层计算单元渗透系数，使上述库水位工况下实际浸润线和理论浸润线基本重合、实际渗流量和理论渗流量近似相等，此时防渗心墙I层计算单元的渗透系数为该库水位条件下反演精确值；

S5、开展土石坝渗流安全日常监测，获取更高库水位条件下坝体测压管和量水堰的日常监测数据；

S6、利用上述高库水位条件下的测压管监测数据，绘制成大坝断面实际浸润线；

其中利用迎水坡坝壳层处测压管水位与库水位直接线性连接并延展到防渗心墙处，形成交点③，再利用防渗心墙处测压管水位与交点③直接线性连接并延展到背水坡坝壳层，形成交点④，最终利用背水坡坝壳层处测压管水位与交点④直接线性连接并延展到排水棱体底部，形成大坝断面实际浸润线；