基本介紹
- 中文名：浸潤線
- 外文名：phreatic line
- 學科：水力學
- 定義：滲透水流表面與土壩橫斷面的交線
- 影響因素：壩體的應力、土料的抗剪強度
- 形狀：曲線
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基本信息
浸潤線是水從土壩（或土堤）迎水面，經過壩體向下游滲透所形成的自由水面和壩體橫剖面的相交線；土體中滲流水的自由表面的位置，在橫斷面上為一條曲線。滲流在壩體內的自由面稱為浸潤面，壩體橫剖面與浸潤面的交線稱為浸潤線。壓滲流中重力水的自由表面線。它屬於平面問題。在明渠非均勻漸變流中，三類底坡（順坡、平坡、逆坡）可有12種水面曲線。但在滲流中，流速很小流速水頭和水深相比可以忽略不計，斷面比能實際上等於水深，斷面比能曲線變成了一條直線，臨界水深失去意義，緩坡、陡坡、急流、緩流、臨界流等概念均不存在。三類底坡實際滲流的水深變化也只能和均勻流正常水深作比較，其分區比明渠水面曲線變化分區少，只有四種浸潤曲線。
計算
土石壩壩體浸潤線是大壩滲漏量計算及壩坡抗滑、抗震、抗滲能力覆核的主要依據，因此，確定浸潤線位置是病險土石壩病害診斷和治理中必須解決的關鍵問題。工程中確定土石壩壩體浸潤線主要採用實測方法和水力學法計算求得。實測方法推求壩體浸潤線成果可靠性高，但由於歷史原因，大部分病險土石壩在興建時均未安設測壓管，部分土石壩雖安設有測壓管，但運行管理中並未測定壩體的實際浸潤線，因此，採用實測方法推求壩體浸潤線存在較大困難；水力學法是建立在對大壩滲流條件做某些簡化假設的基礎上的一種解析計算方法，只能計算出滲流場中某一滲流截面上的平均滲流要素，而不能計算出滲流場中任一點處的滲流要素，同時，由於其基本假設與實際情況常存在較大出入，使得計算結果誤差較大。近年來，隨著計算機的普及和數值計算方法的發展，出現了有限元計算方法。該方法是將實際的滲流場離散為有限個節點相互聯繫的單元體，首先求得單元體節點處的水頭 ，同時假定在每個單元體內的滲透水頭呈線性變化，進而求的滲流場中任一點處的水頭和其它滲流要素，因此，採用有限元法確定土石壩壩體浸潤線，這種方法不受邊坡幾何形狀的不規則和材料的不均勻性限制，成果可靠性較高。
尾礦庫浸潤線
概述
尾礦庫是我國重大危險源的一種類型。尾礦壩穩定性是尾礦庫安全度的主要衡量指標。浸潤線是影響尾礦壩穩定的一個最重要因素，浸潤線每下降1m，可使靜力穩定性安全因數增加 0.05 甚至更多，因此，準確預測尾礦壩浸潤線位置對於尾礦庫安全度的正確判定具有至關重要的影響。然而影響尾礦壩浸潤線位置高低的因素較多，精確計算尾礦壩的浸潤線位置存在較大困難。常運用數值模擬、電模擬試驗法或二維簡化理論分析法預測浸潤線位置。由於尾礦壩的邊界條件十分複雜，數值模擬難度大，技術含量高，其結果的準確與否取決於工程勘察的質量、分析人員的水平及分析軟體的精度。而電模擬試驗能較為精確地預測浸潤線位置，但存在費用高、工作量大的問題。二維簡化理論分析法是在對工程作適當概化的基礎上採用相應的近似公式求解。前兩種方法適合大型尾礦壩，而對於中、小型尾礦壩一般採用《尾礦庫安全技術規程》（以下簡稱規程） 推薦的二維簡化理論分析法 。但由於各個尾礦壩的邊界條件各異，規程推薦採用的二維簡化理論分析法有可能與實測浸潤線的結果相差較大。
影響因素及措施
影響尾礦壩浸潤線位置的主要因素有庫水位、初期壩壩型、堆積壩特徵、壩基透水性、尾礦的分層情況、尾礦的滲透特性及沉積灘的坡度。尾礦壩本身的設計特徵對壩體浸潤線位置同樣影響顯著，這其中包括初期壩壩型、堆積壩高度及堆積速度。初期壩壩形密切影響著尾礦壩的浸潤線特性。在同等條件下，採用堆石壩作為初期壩的尾礦壩，由於堆石壩起到良好的排滲作用，相當於設定了排滲稜體，浸潤線高度明顯低於土壩。為降低尾礦壩浸潤線高度，常在尾礦堆積壩設定排滲設施，主要型式有水平排滲層、盲溝排滲、水平管排滲及輻射井等。排滲設施的型式、完好情況對浸潤線位置有顯著影響。不同的排滲形式有相應的簡化計算公式計算其排滲能力。但使用過程中，排滲設施實際排滲效果取決於其完好情況，定量分析其對尾礦壩的影響難度較大。
滲透力
滲透力(seepage force) 亦稱“滲流力”。土中的滲透水流在水頭差作用下，作用於單位體積土體內土粒上的拖曳力。滲透力是一種作用在滲流場的所有土粒上的體積力。力的方向與滲流方向一致，有使土顆粒向前運動的趨勢，其值等於土粒對水流的阻力。滲透力是引起土體滲透變形的動力。在斜坡和閘壩地基滑動面上的滲透力，不利於斜坡和地基土的穩定。在許多水工建築物、土壩及基坑工程中，滲透力的大小是影響工程安全的重要因素之一。實際工程中，也有過不少發生滲透變形(流土或管涌)的事例，嚴重的使工程施工中斷，甚至危及鄰近建築物與設施的安全。因此，在進行工程設計與施工時，對滲透力可能給地基土穩定性帶來的不良後果應該具有足夠的重視。
