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淤地坝是指在水土流失地区各级沟道中,以拦泥淤地为目的而修建的坝工建筑物。山西省水资源匮乏,土壤受自然风化严重,水土保持对山西省整体的发展起着至关重要的作用,水是许多山区人民奔赴小康的关键制约因素。为解决贫困山区灌溉用水问题,提出将大中型淤地坝改造成小型挡水坝的设想,对其进行防渗加固处理,实现蓄水安全运行的目的。本文以苏家庄淤地坝为典型坝,对其采取两种工程措施、24种防渗加固改造方案,利用数值模拟的方法,分析各工程措施不同方案的防渗效果,从防渗的角度出发,提出合理的防渗加固改造方案。主要研究内容及结论如下:1.通过文献查询,对土石坝常用的防渗材料、工程措施、渗流分析的方法等相关问题进行评述,比较淤地坝与土石坝设计规范,分析典型淤地坝改造为土坝需要解决的技术问题;2.提出对淤地坝防渗加固的两种工程措施:(A)上游采取黏土斜墙、下游进行原坝体材料培厚加固;(B)上、下游均采用原坝体材料培厚加固。同时在坝体下游均采取褥垫排水的方式;针对苏家庄淤地坝的具体情况,分别对工程措施A提出13种(方案A1-A13)、工程措施B提出11种(方案B1-B11)的不同改造方案;3.采用数值分析的方法,对两种工程措施在校核水位下的各方案进行二维稳定渗透计算,获得各方案的坝体浸润线、等势线、出口渗透比降和单宽渗流量等参数的变化规律,分析不同改造方案的防渗效果;4.上游使用黏土斜墙、下游使用原坝体材料培厚即工程措施A对典型坝进行防渗加固:(1)从方案A1(上游坝坡边坡系数为2.25,下游坝坡边坡系数为2.0)到A13(上游坝坡边坡系数为3.0,下游坝坡边坡系数为2.75),浸润线高度随着上、下游坝坡边坡系数的增大而逐渐降低,渗流逸出点高度与改造前大坝相比,最大降低约88.1%,最小降低约72.4%;从方案A6(上游坝坡边坡系数为2.75,下游坝坡边坡系数为2.0)到A13,随着上、下游坝坡边坡系数的继续变大,浸润线高度降低不明显;(2)各方案等势线分布趋势较一致,呈现密疏密分布。在上游坝脚附近,等势线分布较密,接着是分布比较均匀,最后在下游坝脚附近又呈现较密的情况;与改造前大坝相比,坝体内等势线由原来的疏密分布变为密疏密分布;(3)在出口渗透比降方面,A1方案出口渗透比降最大,与改造前大坝出口渗透比降相比,减小86.7%,A13方案出口渗透比降最小,与改造前大坝出口渗透比降相比,减小93.6%;从单宽渗流量方面来说,A1方案单宽渗流量最大,与改造前大坝单宽渗流量相比,减小3.7×10-6m3/s,A13方案单宽渗流量最小,与改造前大坝单宽渗流量相比,减小4.1×10-6m3/s;(4)随着上、下游坝坡边坡系数的逐渐变大,方案A1到A13出口渗透比降逐渐减小且小于允许渗透比降,且方案A6到A13出口渗透比降变化在5%以内,单宽渗流量变化在2%以内,防渗效果的增加趋于稳定。5.上、下游均使用原坝体材料培厚加固即工程措施B对典型坝进行防渗加固:(1)自方案B1(上游坝坡边坡系数为2.5,下游坝坡边坡系数为2.0)至B11(上游坝坡边坡系数为3.0,下游坝坡边坡系数为2.75),随着上、下游坝坡边坡系数的增大,浸润线高度变化较小,各方案浸润线高度与改造前大坝相比降低不明显;(2)各方案等势线分布趋势较一致,呈现疏密分布,自上游坝脚至下游坝脚坝体内等势线分布逐渐变密,与改造前大坝相比,坝体内等势线分布改变不明显;(3)在出口渗透比降方面,上游坝坡边坡系数在2.5-2.75之间,下游坝坡边坡系数在2.0-2.75之间的各方案出口渗透比降大于允许渗透比降,上游坝坡边坡系数为3.0,下游坝坡边坡系数在2.0-2.75之间的各方案出口渗透比降小于允许渗透比降;在小于允许渗透比降的各方案中,B8方案出口渗透比降最大,B11方案出口渗透比降最小,与改造前大坝出口渗透比降相比,B8-B11各方案变化在87%左右;从单宽渗流量方面来说,B1方案单宽渗流量最大,与改造前大坝单宽渗流量相比,减小1.0×10-6m3/s,B11方案单宽渗流量最小,与改造前大坝单宽渗流量相比,减小1.6×10-6m3/s;(4)从方案B1到B11,随着上、下游坝坡边坡系数的逐渐变大,大坝出口渗透比降逐渐减小,且从方案B8(上游坝坡边坡系数为3.0,下游坝坡边坡系数为2.0)到B11,大坝出口渗透比降变化在6%以内,单宽渗流量变化在2%以内,表明当坝坡增加到一定值后,再放缓坝坡,防渗效果的改善不明显。6.从防渗的角度提出淤地坝防渗加固改造参考方案:上游使用黏土斜墙,坝坡边坡系数为2.75,下游使用原坝体材料培厚加固并使用褥垫排水,坝坡边坡系数为2.0。