大连理工大学本 科 生 毕 业 论 文

题    目：堤坝渗流分析与防渗技术研究

学习中心：                    

                层    次：     专科起点本科      

专    业：     水利水电工程    

年    级：        年  季        

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指导教师：                    

完成日期：   2022年7月12日    

内容摘要

堤坝渗流分析与防渗技术研究是堤坝除险加固的重要环节，堤坝渗流的破坏具有隐蔽性，特别是土质堤坝，渗透破坏在堤坝工程中非常普遍，要做好渗透破坏的除险加固工作，就要摸清险情，对症下药。首先要了解渗透破坏的类型并进行成因分析，然后根据渗流控制原则和具体的工程地质条件，选择经济合理的除险措施，最后按所选的防渗技术进行精心施工，达到根除渗透破坏的目的。

本文概述了堤坝渗流的危害、理论发展、主要计算方法、渗流分析的基础理论以及具体的防渗加固措施，并对不同的防渗处理方法的利弊作简要分析探讨，最后以红朝门水库土石坝防渗除险加固为实例，具体分析大坝渗流产生原因和采取防渗措施以及工程处理后的实际效果，总结土石坝防渗处理方法选择的一般性规律，供后期同类水库堤坝除险加固参考。

关键词：堤坝；渗流理论；防渗加固措施

目     录

内容摘要... I

引   言... 1

1  堤坝渗流概述... 2

1.1  堤坝渗流的危害... 2

1.2  堤坝渗流理论的发展... 2

1.3  堤坝渗流计算的主要方法... 3

1.4  本章小结... 4

2  渗流分析的基础理论... 5

2.1  达西定律... 5

2.2  渗透系数... 6

2.3  渗流的基本方程... 6

2.4  本章小结... 7

3  堤坝防渗措施... 8

3.1  堤坝防渗加固措施... 8

3.2  堤坝质量问题... 8

3.3  堤坝防渗加固方案的选择... 9

3.4  本章小结... 12

4  渗流监测及评价... 13

4.1  堤坝安全监测的概述... 13

4.2  堤坝渗流监测的内容和方法... 13

4.3  本章小结... 14

5  堤坝渗流与防渗技术分析（结合案例）... 15

5.1  堤坝渗流与防渗技术案例具体内容... 15

5.2  问题产生原因... 15

5.3  问题解决措施... 15

结论与展望... 17

参考文献... 18

引   言

建国以来,国家重视水利水电事业发展，堤坝的建设建设也得到了迅猛地发展，坝是水利工程中重要的一环，而在我国堤坝是应用最广的一种坝型，广泛用作水库的拦河坝及江河湖海的防护堤。江河湖泊的防 护堤几乎全部是堤坝。研究中，堤坝的经济效益和安全是人们关注的热点。经济效益主要涉及到堤坝渗漏情况，而堤坝的安全问题也 主要是由渗透破坏引起的，所以堤坝的渗流问题是研究的重点。 渗流分析是堤坝设计的重要组成部分，所设计工程能否安全可靠 和经济合理，很大程度上取决于能否正确进行渗流分析和选择合理 的渗流控制措施。堤坝运行管理中，由于实际建成的堤坝很难和设计阶段所预想的完全一致，同时有许多因素会促使运行中的堤坝渗 流条件不断改变，因此，也经常需要通过渗流计算分析坝体的稳定性，拟定必要的加固措施和方案

对于堤坝的渗流控制，应遵循“前堵、中截、后排”的原则。在堤坝除险加固工程中，防渗处理方案的选择，具体取决于防渗技术的功能性、可实施性、经济性、环境和安全性。因此，为了保证堤坝运行安全，对堤坝渗流进行安全检测并进行认真细致的分析，然后选择经济合理的防渗措施尤为重要。

1  堤坝渗流概述

1.1  堤坝渗流的危害

堤坝以及水库有部分建造在软土地基上，尤其是土石坝的筑坝土与坝基土渗透系数较大，如果不进行渗流分析和采取正确的防渗措施，往往会造成坝身、坝基渗漏过大，从而产生较大的危害，渗流产生的危害主要有：

①堤坝渗流过大，损失水库蓄水量。一般来说，水库坝身、坝基透水性比较强。如果防渗不当，那么水库水大量下渗，应有的蓄水量减少，工程效益降低，甚至导致水库无法蓄水的现象，并引发水库周围土地沼泽化，污染环境。

②浸润线过高，影响坝体稳定。严重的坝身和坝基渗漏，常会导致坝身浸润线抬高，使下游坝坡出现散浸现象，降低坝体的抗剪强度，甚至造成坝体滑坡。

③渗透破坏。在坝身或坝基发生渗流时，若渗流的渗透坡降大于临界坡降，将诱使土体发生管涌或流土等渗透变形，甚至产生集中渗漏，导致垮坝失事。

1.2  堤坝渗流理论的发展

随着我国水利水电工程建设的迅速发展，水工建筑物的安全性越来越受到重视。而渗流作用对堤坝的影响不容忽视，所以对渗流理论进行研究并采取正确的防渗处理措施就显得越来越重要。

渗流理论的研究大致经历了三个大的发展阶段：即

（1）初始阶段。1856年法国的工程师亨利.达西通过长期试验得出水通过均质砂的渗透规律，即著名的达西定律，该定律是对地下水运动规律定量化认识的开始，目前它仍是研究地下水运动的基础理论。

与达西同时期的J.丢普依特（1863）根据Darcy定律研究了地下水一维稳定流动和水井稳定运动规律。P.弗克海那（1901）等又研究了更为复杂的地下水渗流问题，从而奠定了地下水稳定渗流理论的基础。

稳定渗流理论不包括时间变量，只能用以描述地下水所能达到的一种暂时的、相对的平衡状态，而不能反应不断变化的地下水实际运动状态。这一阶段的主要标志是以C.列宾逊、M.麦斯盖特等学者利用一般的有关连续介质力学的概念建立了以研究水井渗流问题为特征的古典水动力学渗流理论。

（2）发展阶段。梅内泽（1928）研究了地下水运动的不稳定性及承压含水层的贮水性质；C.V.Theis（1935）在此基础上提出了地下水向承压水井的非稳定渗流公式，将热传导求解技术应用到研究地下水运动规律的领域。而后，博尔顿，汉图什，纽曼等进行了不同条件下地下水非稳定渗流运动的理论研究，并各自推导出各种条件下地下水非稳定渗流运动的解析公式，推广了Theis公式，同时建立了地下水渗流理论和潜水含水层的非稳定流理论。

这一阶段的主要特点是出现了各种严格定量的水动力学方法，从宏观研究入手，用连续介质方法对均质液体的各种渗流问题进行了大量的理论研究。

（3）深化阶段。从二十世纪五十年代至六十年代前期，以电网络为代表的模拟技术逐渐成为研究地下水渗流问题的主要手段。六十年代以后，以计算机为基础的数值模拟技术又使人们在分析地下水运动问题的能力获得了突破性进展。数值解法早期多采用有限差分法，1956年，扎克维兹（Zienkiewicz）将有限元引入地下水渗流领域，威尔逊提出了地下水渗流运动方程的广义变分原理，为用有限元法求解渗流问题奠定了数学物理基础，纽曼，普林德等又进一步完善了有限元的求解过程。

1.3  堤坝渗流计算的主要方法

堤坝渗流计算可采用理论解法和数值解法。

（1）渗流的理论计算方法。堤坝渗流的理论分析方法有流体力学法和水力学法两类。

流体力学法是根据流体力学原理及渗流边界条件直接解渗流问题的一种方法，计算结果比较精确，可以计算渗流场中任意一点的渗流要素(如渗流水头、渗透压力、渗透坡降、渗透流速和通过任意截面的渗流量)，但是这种方法计算比较复杂，目前只能对几种比较简单的渗流边界有解答。水力学法是建立在对渗流条件作某些简化基础上的一种方法。该法主要是对上和下游坝段及流线作一些假定，将渗流域简化，一般对上游三角形坝段有平均流线法和矩形替代法，对下游有垂直等势线法、圆弧形等势线法、折线等势线法等。水力学法计算比较简单，能用于计算各种实际渗流问题，但这种方法能得出渗流场中某一渗流截面的平均渗流要素，同时由于其基本假定与实际情况有一定出入，所以计算结果存在一定误差。为了弥补这一缺陷，目前采取的方法是由流体力学和试验方法对水力学法进行局部修正，以提高其计算精度。

（2）渗流的数值计算方法。数值方法分为有限单元法和差分法两种。

应用有限单元法进行渗流计算，首先建立数学模型来描述渗流运动的数学方程式和初始条件、边界条件，然后将研究的渗流区域离散化即在空间上分割为有限个小区域，在时间上划分为若干时段进行计算求解，这样，未知量（水力要素）随空间和时间的变化过程就被模拟出来。由于描述流体的控制方程是二阶非线性的，精确解只适合于高度简化的理想情况。在非稳定渗流中，渗流自由面随时间而变化，渗流场的形状和边界条件也较复杂，且不同程度的具有非均质各向异性的特点。特别是根据不同情况改变任意单元的形状和大小时，有限单元法更能体现出其优越性。有限单元法是目前解决复杂渗流问题的最有效方法，对ⅠⅡ级坝和高坝应采用数值法计算渗流场的要素。

差分法是将渗流基本方程转变为差分方程，并采用逐步逼近的计算方法来求得渗流场中各点处的水头。差分法原理简单易懂、算式简单、有简单的理论基础，但往往局限于规则的差分网格，对曲线边界和渗透介质的各向异性模拟比较困难。有限单元法是将实际的渗流场离散为有限个单元体，并首先求得单元体节点处的水头，同时假定在每个单元内的渗透水头成线形变换，因此可求得渗流场中任一点处水头和其它渗流要素。

1.4  本章小结

我国水利水电工程建设的迅速发展，水工建筑物的安全性越来越受到重视。而渗流作用对堤坝的影响不容忽视，所以对渗流理论进行研究并采取正确的防渗处理措施就显得越来越重要。如果不进行渗流分析和采取正确的防渗措施，往往会造成坝身、坝基渗漏过大，从而产生较大的危害。堤坝渗流计算可采用理论解法和数值解法。

2  渗流分析的基础理论

水或其它流体在岩土等孔隙或裂隙介质中的流动，可以统称为渗流，其流动的性质取决于作为渗流骨架的岩土性质与其中流体的性质。

多孔介质中的地下水运动，包括两大类，运动特点各不相同，分别满足于孔隙水和裂隙岩溶水的特点。第一类为地下水在多孔介质的孔隙或遍布于介质中的裂隙运动，具有统一的流场，运动方向基本一致；另一类为地下水沿大裂隙和管道的运动，方向没有规律，分属不同的地下水流动系统。

地下水的运动除与水的物理性质有关外，岩土的特性对水的渗透性质有很大的影响，一般可将岩土分类为(一)均质岩土  渗透性质与渗流空间的位置无关。均质岩土又分成：(1)各向同性岩土，其渗透性质与渗流的方向无关，例如沙土。(2)各向异性岩土，渗透性质与渗流方向有关，例如黄土、沉积岩等。(二)非均质岩土  渗透性质与渗流场空间点位置有关。

2.1  达西定律

达西定律是反映水在岩土孔隙中渗流规律的实验定律。地下水在土体孔隙中渗透时，由于渗透阻力的作用，沿程必然伴随着能量的损失。

达西定律（1856年）

表达式：Q=KAJ=KA(H1-H2)/L, V=Q/A=KJ

其中:

　　 Q——渗透流量，亦即通过过水断面A的流量(m3/d)；

　　 V——渗流速度（cm/s）

　　 K——多孔介质的渗透系数(m/d)；

　　 A——过水断面面积(m2) ；

　　 H1、H2——上、下游过水断面的水头(m)；

　　 L——渗透途径 (m)；

　　J——水力梯度（J = (H1-H2)/L），等于两个计算断面之间的水头差除以渗透途径，亦即渗透路径中单位长度上的水头损失。

　　（2）在实际的地下水流中，水力坡度往往是各处不同，此时达西定律的微分形式：V=KJ=-KdH/dn, 式中：-dH/dn—— 水力坡度（水力比降）。

　　Ｖx＝－KdH/dx，Vy=－ＫdH/dy，Vz=－ＫdH/dz

　　（3）达西定律的矢量形式：＝Ｖx＋Ｖy＋Ｖz

　　（4）适用范围：Re<1-10的层流，地下水低速运动，粘滞力占优势。

2.2  渗透系数

渗透系数表示土的渗透强弱的程度，它与许多因素有关，如土的种类，土颗粒的级配，土的密实度，渗透液体的动力粘滞系数及温度等。

（1）土的种类不同，其渗透系数不同。粘土为极微透水性，渗透系数k＜10-6cm/s；粘土—粉土为微透水性，渗透系数10-6≤k＜10-5；粉土—细粒土质砂为弱透水性10-5≤k＜10-4；砂—砂砾为中等透水性；10-4≤k＜10-2；砂砾—砾石、卵石为强透水性；10-2≤k＜10°；粒径均匀的巨砾为极强透水性，k≥10°。

（2）土颗粒的级配越好，土的密实度越好，空隙大小越小，其渗透系数越小。

（3）流体的物理性质，如容重、粘滞性等对渗透系数也有一定影响。

2.3  渗流的基本方程

根据渗流的基本表征量，如水头、水力梯度、渗透流速的大小和方向是否随时间变化等，可将渗流分为稳定渗流和非稳定渗流。渗流的基本方程有：渗流运动方程，渗流连续性方程和稳定渗流的控制方程。

　非线性运动方程：

　　①Re>1—10， P.Forchheimer(1901)公式：J=aV+bV2或 J=aV+bVm公式中的a、b由实验确定的常数，1.6≤m≤2 。

　　②当a=0时，有chezy公式：V=KcJ1/2

　　. ③Ward(1964)公式：J= V+V2 ，式中K=d2/360, 其中d2是颗粒直径。

　（2）渗流连续性方程

　　①定义：由于渗流场中各点的渗流速度大小、方向不同，在各向异性含水介质中取一微小立方体，以这个微小立方体的多孔介质为均衡体，以 △t为均衡时段，建立其质量守恒方程，即渗流连续性方程。

　　②非稳定流的渗流连续方程：

　　-[++]△x△y△z=

　　此式表达了渗流区内任何一个“局部”所必须满足的质量守恒定律，又称为质量守恒方程。

　　③稳定流的渗流连续性方程：

　　div(v)= ++=0，此式表明了在同一时间内流入单元体的水体积等于流出的水体积，即体积守恒。

　　④连续性方程是研究地下水运动的基本方程，各种研究地下水运动的微分方程都根据连续性方程和反映质量守恒定律的方程建立起来的。

2.4  本章小结

渗流的性质取决于作为渗流骨架的岩土性质与其中流体的性质。流体的性质和岩土的性质都对渗流造成了很大的影响。

达西定律是反映水在岩土孔隙中渗流规律的实验定律。地下水在土体孔隙中渗透时，由于渗透阻力的作用，沿程必然伴随着能量的损失。渗流的基本方程有：渗流运动方程，渗流连续性方程和稳定渗流的控制方程。

3  堤坝防渗措施

3.1  堤坝防渗加固措施

堤坝发生病害是多种因素共同作用的结果。根据对应的加固机理，有下列几种主要的加固措施。

　  (1)前堵型防渗：就是渗流的上游或源头采用防渗措施，拦截渗水或延长渗径，从而减小渗透流速和渗透压力，降低渗透比降。

　　(2)后排型防渗：就是在渗流的出口段采用排水减压措施和渗透反滤保护措施，既为渗透水提供通道，又不带走土体中的颗粒，切忌在背水坡渗水处用不透水材料进行强堵，以免酿成更大险情。

　　(3)中间截型防渗：是指通过建造封闭式的垂直防渗墙，截断渗透破坏路径，达到防渗目的。

3.2  堤坝质量问题

堤坝的质量主要涉及以下几个问题：

（1）堤坝渗透破坏：水在土体中渗流，水流对颗粒作用形成的作用力称渗透力。当渗透力较大时，就会引起土颗粒的移动，甚至把土颗粒带出而流失，使土体产生变形和破坏，称为渗透变形。渗透变形主要分为管涌、流土、接触冲刷与接触流失等四种类型，渗透破坏是许多工程失事的原因之一。

　　（2）堤坝本身存在裂缝：裂缝是堤坝常见的一种险情。堤坝裂缝按其出现部位可分为表面裂缝、内部裂缝；按其走向可分为横向裂缝、纵向裂缝、龟纹裂缝；按其成因可分为沉陷裂缝、干缩裂缝、冰冻裂缝、振动裂缝。抢护措施为开挖回填、充填灌浆等。

　　（3）截渗沟淤积：为拦截渗流而修建的排水沟叫截渗沟，截渗沟淤积严重，致使渗水无法排出，必须及时清淤。

　　（4）地震液化问题：砂土液化是指饱水的粉细砂或轻亚粘土在地震力的作用下瞬时失掉强度，由固态变成液体状态的力学过程。砂土液化主要是在静力或动力作用下，砂土中孔隙水压力上升，抗剪强度或剪切刚度降低并趋于消失所引起的。一次破坏性地震过后，在砂土液化严重区，地面上建筑物会遭遇到严重损害，产生沉陷、倾斜、开裂、滑移等现象。

　　（5）堤坝安全监测问题：堤坝安全监测系统是实现对堤坝的渗透压力、渗流浸润线、绕渗、渗流量、沉降、变形等参量的自动化监测，并对观测资料进行整编分析及管理。如果堤坝安全监测系统出现问题，堤坝质量问题得不到及时发现并加以防治，病情进一步发展，致使堤坝出险。

3.3  堤坝防渗加固方案的选择

防渗加固的目的是降低渗流的破坏能力，降低堤坝浸润线和渗流出口比降以保证堤坝安全。进行选择时，不仅要考虑方案的适用性，还要考虑经济性。堤坝除险加固主要有粘土铺盖防渗、上游铺塑防渗、混凝土防渗墙、深层搅拌桩和高压喷射灌浆防渗墙等方案。

（1）上游粘土铺盖。即在坝上游填筑粘土铺盖，与坝体防渗体连接，形成整体防渗。铺盖的作用是延长渗径，从而使坝基渗漏损失和渗流坡降减小至容许范围以内。当坝基覆盖层深厚，缺乏采用垂直防渗措施的条件或其造价昂贵难以实现时，适于采用铺盖防渗。铺盖防渗造价较低。但若地基的透水性较大，且渗透水头较高，透水层在坝前分布广，铺盖的防渗效果较差。而且铺盖不能像垂直防渗措施那样可以完全截阻渗流，其防渗效果有一定限度，故多在中小工程中使用，对高坝多和其他防渗措施配合使用。

　　（2）混凝土面板。在坝体的迎水浇筑一层一定厚度混凝土或钢筋混凝土面板，以达到防渗和加强坝体稳定效果。此方法在堆石坝使用较多，防渗效果明显。不利的一面是面板必须落在基岩上并结合基础帷幕灌浆。由于库水不易放空，基础开挖受条件限制，施工困难，该方法选用要结合施工现实条件。

　　（3）铺设土工膜。土工膜一般分为聚合物和沥青，还有沥青与聚合物混合的土工膜。在工程上普遍运用的为复合土工膜材料，其应用主要有两种形式，一是采用插板机先成槽，然后将防渗膜垂直插入砂砾石地层内垂直防渗，运用于细砂、中细砂类地层，深度一般为6～7m，土工膜只能采用地下搭接的方法；二是铺设在砂砾石表层作为水平铺盖或斜墙，土工膜可以采用各种方法连接。土工膜防渗适用于均质坝和斜墙坝，承受30m以下水头的可选用非加筋聚合土工膜，铺膜总厚度0.3～0.6mm；承受30m以上水头的，宜选用复合土工膜，膜厚度不小于0.5mm；土工膜铺设范围应超过渗漏范围上下左右各2～5m。

　　优点：造价不高，产品规格化，整体性能好，抗拉强度强，重量轻，运输便捷，工艺要求不高。缺点：铺膜接口质量控制困难，施工时膜易被刺破，而且堤坝底部及周边弱透水层膜难以铺到位，防渗效果不太理想。

　　（4）帷幕灌浆。就是采用钻孔、水泥（或复合浆）灌浆封堵岩体中的缝隙形成阻水帷幕，以减少渗漏量和降低渗透压力。其优点是既可以处理较深的砂砾石层，也可以处理局部不便于用其它防渗方法施工的地层，还可以作为其它防渗结构的补强措施。缺点是工艺较复杂，费用偏高，地表需加压重，否则灌浆质量达不到要求，更主要的问题是对地层的适应性差，只适用于可灌性的地层。

　　（5）混凝土防渗墙。适用于坝体和坝基防渗加固。它是指在大坝或基础用冲击钻或抓斗依次造孔，形成完整的孔槽，在槽孔中浇筑混凝土，最后形成一道连续的混凝土防渗墙体。混凝土防渗墙根据施工方法的不同分为桩柱式和槽板式两种成墙方式。缺点：施工速度较慢，施工时间较长，造价较高，要求施工技术力量强。优点：截流防渗效果好，具有相当厚度的混凝土墙的可靠性、耐久性均有保障，施工技术已经成熟。

　　（6）高压喷射灌浆。高喷灌浆利用钻机造孔，将带有喷头的灌浆管下至土层的预定位置，高压设备把压力为20～30MPa左右的高压射流从喷嘴喷射出来，形成喷射流强制性冲击破坏土层。当能量大、速度高、呈脉动状态的射流动压超过土体强度时，土粒从土体剥落下来后，一部分细小土粒随着浆液冒出地面，其余部分与灌入的浆液混合掺搅，并按一定的浆土比例和质量大小有规律重新排列，形成凝结体。按高喷方式不同有定喷、摆喷和旋喷。高压喷射灌浆的主要优点是质量比较可靠，机械设备简单，可用至强风化岩基，适用性广。缺点是工艺要求较高，造价较高。

　　（7）冲抓套井回填。它是利用冲抓式打井机具在土坝渗漏部位造孔，用粘土料分层回填夯实，形成一个连续的防渗墙，同时在夯锤夯击回填粘土时，对井壁的土层产生挤压，使其周围土体密实，以提高坝体质量，从而起到防渗和加固的目的。优点：机械设备简单、施工方便、工程量小、造价低等。此方法使用范围受到限制，适用于均质坝和宽心墙坝。

　　（8）深层搅拌桩截渗。此截渗技术是运用单头或多头小直径深层搅拌机在向下搅动过程中，不断把水泥浆喷入土体，并钻进、搅拌形成水泥土桩，多桩相割搭接形成连续密实的水泥土防渗墙，以此达到堤坝截渗的目的。适用条件：适用于粘土、砂土、粉质粘土、含少量粒径不大于5cm的砂砾层、填土。适用材料：主要采用水泥和水，取材方便，并充分利用原土，节省材料，对水泥无特殊要求。深层搅拌桩具有工效高、造价低、截渗性能好、无环境污染、施工不需开槽、不需护壁、土层中有土体架空或洞穴时也可施工等优点。但深搅桩对施工的连续性要求高，若施工时突然出现断浆现象，会破坏深搅桩桩体的完整性和连续性，应在断浆点的位置退回0.5m以上，进行重新送浆搅拌，避免造成断桩等质量事故。施工中断超过20小时，需对新老桩接合部进行加桩处理，方法为：在新老桩接合部加桩两根，轴线左右各加一根。

 　　（9）劈裂灌浆。适用于坝体质量普遍不好，坝后坡有大面积散浸或多处明漏，问题性质和部位不能完全确定的隐患。适应于均质土及土砂坝基，不适应于粗砂及卵砾石坝基。劈裂灌浆通过钻孔用压力粘性土泥浆沿坝轴线方向有控制地劈开坝体，灌注泥浆，充填集中漏水通道，并使浆坝互压，最后形成10～50cm厚的连续整体泥墙，同时泥浆使坝体湿化，产生沉陷，增加坝体的密实度。优点：可以就地取材，施工简便，工期短，投资省，效果显著。缺点：施工时节受到限制，在雨季及库水位较高时，不宜进行灌浆，施工工艺要求高，难掌握。

　　（10）倒挂井防渗墙。它是利用在坝轴线上游1～2m处，沿轴线分成若干个井组，每个井组有4孔，每个孔互相搭接，井内回填混凝土或粘土，构成整体防渗墙。优点：单井施工，利用圆井土拱作用，土压力小，施工安全度高，同时单井工程量小，相应设备易解决。缺点：由于防渗墙接缝多，副井开挖时，要凿除主井接触部混凝土表面，以利新老混凝土结合，施工比较困难，影响进度，难以保证质量。

　　（11）深层搅拌连续防渗墙。此方法是运用特制的多头直径深层搅拌桩机把水泥浆喷入土体并搅拌形成一道具有防渗效果的水泥土墙。土体中喷入水泥浆经搅拌后，水泥和土在固化过程中产生水泥的水解和水化反应、离子交换与 团 粒化反应、硬凝反应和石灰硬化反应，从而形成具有一定强度和防渗能力的水泥土。主要适用于黏土、淤泥、砂土、含少量砾石的砂砾层。优点：适用地层范围广，成墙均匀、连续性好，不需开槽，施工工效高，工程造价低。缺点：处理深度较小，且在深度较大时钻孔不易监测和控制，墙体下部质量难以检测。

　　（12）振动沉模防渗墙。它是利用强力振动原理将空腹模板沉入土中，向空腹内注满浆液，边振动边拔模，浆液留于槽孔中形成单块板墙，将单板连接起来，形成连续的防渗墙帷幕。该项技术主要用于砂、砂性土、粘性土、淤泥质土及砂砾石地层建造混凝土连续防渗墙，造墙深度可达20m左右，厚度8～25cm，最厚可达30cm。优点：技术先进，质量可靠，工效高，工程造价低，工艺简单，易于操作，设备性能稳定，机械化程度高。缺点：对卵石含量高的厚地层沉入困难，不能沉入基岩和大块石中，造墙深度尚不能超过25m。

　　（13）造槽防渗墙。机械造槽防渗墙是利用专用的造槽机械营造槽孔，并在槽孔内注满泥浆，以防孔壁坍塌，最后用导管在注满泥浆的槽孔中浇注混凝土并置换出泥浆，筑成墙体。机构造槽防渗墙较适用于砂、土和直径小于10mm的砂砾石层基础，不适用于基岩和大块石基础。优点是质量可靠经久，缺点是机械化程度要求较高，造价也偏高。

3.4  本章小结

堤坝防渗加固措施有：前堵型防渗、后排型防渗、中间截型防渗堤坝的质量主要涉及以下几个问题：堤坝渗透破坏、堤坝本身存在裂缝、截渗沟淤积、地震液化问题、堤坝安全监测问题选择加固措施时，不仅要考虑方案的适用性，还要考虑经济性。堤坝除险加固主要有粘土铺盖防渗、上游铺塑防渗、混凝土防渗墙、深层搅拌桩和高压喷射灌浆防渗墙等方案。

4  渗流监测及评价

4.1  堤坝安全监测的概述

（1）国际上堤坝安全监测的发展

　　大坝安全监测是一门新兴的边缘技术学科。20世纪70年代以前称为大坝原型观测，当时原型观测的主要目的是研究大坝的实际变形、温度和应力状态，其重点在于验证设计，改进坝工理论。伴随着上世纪30到70年代世界各国的筑坝高潮，大坝失事的事件时有发生，大坝观测由原先主要为设计、施工、科研技术项目的服务，进而发展成为监视大坝的安全运行这个关系到社会公共安全的一个不容忽视的重要事业。70年代以来，各国均致力于大坝监测技术的发展，各类新型的监测仪大量涌现，大坝安全监测的理论和方法不断完善。随着现代科学技术的进步，大坝安全监测和管理的自动化、现代化也获得了空前的进展。