土質(zhì)心墻孔隙水壓力特征及影響因素的深度剖析一、引言1.1研究背景與意義在水利工程領(lǐng)域，土石壩憑借其就地取材、適應(yīng)地基變形能力強(qiáng)以及施工技術(shù)相對(duì)成熟等優(yōu)勢，成為應(yīng)用最為廣泛的壩型之一。其中，土質(zhì)心墻作為土石壩的關(guān)鍵防滲結(jié)構(gòu)，猶如大壩的“心臟”，在維持壩體穩(wěn)定和保障工程安全方面發(fā)揮著不可替代的核心作用。它能夠有效阻擋庫水的滲漏，防止壩體內(nèi)部土體因長期浸泡而強(qiáng)度降低，進(jìn)而確保整個(gè)大壩結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性?？紫端畨毫κ侵竿寥揽紫吨兴嬖诘乃畨毫?，作為反映土體力學(xué)性質(zhì)和滲流狀態(tài)的關(guān)鍵指標(biāo)，其在土質(zhì)心墻中的特征分析具有極為重要的工程意義。從壩體穩(wěn)定性角度來看，孔隙水壓力的變化會(huì)直接影響土體的有效應(yīng)力。當(dāng)孔隙水壓力增大時(shí)，有效應(yīng)力相應(yīng)減小，土體的抗剪強(qiáng)度隨之降低，壩體發(fā)生滑坡、坍塌等失穩(wěn)破壞的風(fēng)險(xiǎn)顯著增加。挪威海蒂朱維特壩在施工過程中，心墻內(nèi)量測到相當(dāng)高的孔隙水壓力，雖中途變更設(shè)計(jì)將心墻寬度變薄，但竣工1年后仍因水力劈裂而出現(xiàn)心墻破壞事故，這一案例充分凸顯了高孔隙水壓力對(duì)壩體穩(wěn)定性的巨大威脅。從工程安全運(yùn)行角度而言，準(zhǔn)確掌握孔隙水壓力的分布和變化規(guī)律，是實(shí)現(xiàn)對(duì)水利工程長期安全監(jiān)測和科學(xué)維護(hù)管理的重要前提。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測孔隙水壓力，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)壩體內(nèi)部可能存在的滲流異常、土體變形等潛在安全隱患，為工程的及時(shí)維護(hù)和加固提供科學(xué)依據(jù)，從而保障水利工程長期穩(wěn)定、安全地運(yùn)行，避免因工程失事而給下游地區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境帶來災(zāi)難性后果。因此，深入開展土質(zhì)心墻孔隙水壓力特征分析研究，具有重大的理論價(jià)值與工程實(shí)踐意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外對(duì)土質(zhì)心墻孔隙水壓力的研究起步較早。早在20世紀(jì)中葉，隨著土石壩建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，孔隙水壓力對(duì)壩體穩(wěn)定性的影響開始受到關(guān)注。挪威學(xué)者在海蒂朱維特壩的建設(shè)和研究過程中，率先發(fā)現(xiàn)了施工期心墻內(nèi)高孔隙水壓力問題，并進(jìn)行了相關(guān)的觀測和分析，為后續(xù)研究提供了寶貴的工程實(shí)例。此后，美國、日本等國家的學(xué)者也開展了一系列研究工作，通過現(xiàn)場監(jiān)測、室內(nèi)試驗(yàn)和理論分析等方法，對(duì)孔隙水壓力的產(chǎn)生機(jī)制、分布規(guī)律以及對(duì)壩體穩(wěn)定性的影響進(jìn)行了深入探討。例如，美國墾務(wù)局在眾多土石壩工程中布置了大量的孔隙水壓力監(jiān)測儀器，積累了豐富的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并基于這些數(shù)據(jù)開展了系統(tǒng)性的研究，提出了一些關(guān)于孔隙水壓力計(jì)算和分析的經(jīng)驗(yàn)方法。日本學(xué)者則側(cè)重于從細(xì)觀力學(xué)角度研究土體孔隙結(jié)構(gòu)與孔隙水壓力之間的關(guān)系，利用先進(jìn)的微觀測試技術(shù)，如壓汞儀、掃描電鏡等，對(duì)土體孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量分析，揭示了孔隙結(jié)構(gòu)特征對(duì)孔隙水壓力傳遞和消散的影響機(jī)制。國內(nèi)對(duì)土質(zhì)心墻孔隙水壓力的研究雖然起步相對(duì)較晚，但隨著我國水利事業(yè)的蓬勃發(fā)展，特別是在一批大型土石壩工程建設(shè)的推動(dòng)下，相關(guān)研究取得了顯著進(jìn)展。20世紀(jì)80年代以來，我國學(xué)者在借鑒國外先進(jìn)研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)工程實(shí)際，開展了大量的研究工作。在現(xiàn)場監(jiān)測方面，我國在碧口壩、石頭河壩、小浪底壩等高土石壩工程中，建立了完善的孔隙水壓力監(jiān)測系統(tǒng)，對(duì)心墻孔隙水壓力進(jìn)行了長期、實(shí)時(shí)的監(jiān)測，獲取了豐富的現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析，深入研究了施工期、運(yùn)行期孔隙水壓力的變化規(guī)律及其與壩體填筑、庫水位變化等因素之間的關(guān)系。在理論研究方面，我國學(xué)者提出了多種適用于土質(zhì)心墻孔隙水壓力計(jì)算的理論模型和方法，如基于有效應(yīng)力原理的固結(jié)理論、滲流-應(yīng)力耦合理論等，這些理論模型在工程實(shí)際中得到了廣泛應(yīng)用，并不斷得到改進(jìn)和完善。同時(shí)，數(shù)值模擬技術(shù)在土質(zhì)心墻孔隙水壓力研究中也得到了廣泛應(yīng)用，利用有限元、有限差分等數(shù)值方法，能夠更加準(zhǔn)確地模擬孔隙水壓力在土體中的分布和變化過程，為工程設(shè)計(jì)和分析提供了有力的工具。盡管國內(nèi)外在土質(zhì)心墻孔隙水壓力研究方面取得了豐碩的成果，但仍存在一些不足之處和有待進(jìn)一步研究的空白領(lǐng)域。在孔隙水壓力產(chǎn)生機(jī)制方面，雖然目前已經(jīng)有了較為深入的認(rèn)識(shí)，但對(duì)于一些復(fù)雜地質(zhì)條件和特殊工況下，如強(qiáng)震作用、極端降雨條件下孔隙水壓力的產(chǎn)生和演化機(jī)制，還需要進(jìn)一步深入研究。在監(jiān)測技術(shù)方面，現(xiàn)有的監(jiān)測方法和儀器雖然能夠滿足大部分工程的監(jiān)測需求，但在監(jiān)測精度、長期穩(wěn)定性以及對(duì)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性等方面，仍有提升的空間。特別是對(duì)于深部土體孔隙水壓力的監(jiān)測，目前還存在一定的技術(shù)難題。在孔隙水壓力對(duì)壩體長期性能影響方面，雖然已經(jīng)知道孔隙水壓力的變化會(huì)影響壩體的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，但對(duì)于長期的、累積性的影響研究還相對(duì)較少，缺乏系統(tǒng)的研究成果。此外，在不同類型土質(zhì)心墻（如礫石土心墻、黏土心墻等）孔隙水壓力特征的對(duì)比研究方面，也存在一定的不足，需要進(jìn)一步加強(qiáng)。1.3研究內(nèi)容與方法本研究圍繞土質(zhì)心墻孔隙水壓力展開，全面剖析其產(chǎn)生機(jī)制、分布規(guī)律、變化特征以及影響因素，具體內(nèi)容如下：孔隙水壓力產(chǎn)生機(jī)制：深入探究在施工過程中，由于土體填筑、壓實(shí)等作業(yè)導(dǎo)致的土體結(jié)構(gòu)變化，如何引發(fā)孔隙水壓力的產(chǎn)生。分析在大壩運(yùn)行階段，庫水位升降、降雨入滲、溫度變化等外界因素對(duì)孔隙水壓力產(chǎn)生的作用原理。例如，研究庫水位上升時(shí)，水壓力如何快速傳遞至土體孔隙中，導(dǎo)致孔隙水壓力升高；降雨入滲過程中，水分在土體中的滲透路徑和速度對(duì)孔隙水壓力增長的影響等。孔隙水壓力分布特征：借助現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬結(jié)果，詳細(xì)分析孔隙水壓力在土質(zhì)心墻不同部位（如頂部、中部、底部，上游側(cè)、下游側(cè)等）的分布情況。研究心墻內(nèi)部不同深度處孔隙水壓力的大小差異，以及水平方向上沿心墻長度的變化規(guī)律。探討土體的非均質(zhì)性、各向異性以及心墻與壩殼材料的接觸特性對(duì)孔隙水壓力分布的影響?？紫端畨毫ψ兓?guī)律：通過長期的現(xiàn)場監(jiān)測，分析孔隙水壓力在施工期、運(yùn)行期隨時(shí)間的變化規(guī)律。研究施工進(jìn)度、填筑速率對(duì)施工期孔隙水壓力增長和消散的影響；在運(yùn)行期，重點(diǎn)分析庫水位周期性變化、季節(jié)性降雨等因素如何導(dǎo)致孔隙水壓力產(chǎn)生周期性或非周期性的波動(dòng)。同時(shí)，考慮地震、極端降雨等特殊工況下孔隙水壓力的瞬態(tài)變化特征。影響孔隙水壓力的因素：系統(tǒng)分析土料性質(zhì)（如顆粒級(jí)配、滲透性、飽和度、壓縮性等）、施工工藝（如填筑厚度、碾壓方式、施工順序等）、邊界條件（如庫水位變化、地下水位、排水條件等）以及外部荷載（如地震力、車輛荷載等）對(duì)孔隙水壓力的影響程度和作用方式。通過室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)值模擬，定量研究各因素與孔隙水壓力之間的關(guān)系，建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型或經(jīng)驗(yàn)公式。為實(shí)現(xiàn)上述研究內(nèi)容，本研究將綜合運(yùn)用多種研究方法，具體如下：現(xiàn)場監(jiān)測：在典型的土石壩工程現(xiàn)場，合理布置孔隙水壓力監(jiān)測儀器，如振弦式滲壓計(jì)、電阻應(yīng)變式孔隙水壓力傳感器等。對(duì)施工期和運(yùn)行期的土質(zhì)心墻孔隙水壓力進(jìn)行長期、實(shí)時(shí)監(jiān)測，獲取孔隙水壓力的實(shí)際變化數(shù)據(jù)。同時(shí)，同步監(jiān)測庫水位、降雨量、地下水位、土體變形等相關(guān)參數(shù)，為后續(xù)分析提供全面的數(shù)據(jù)支持。室內(nèi)試驗(yàn)：采集土石壩工程現(xiàn)場的土料樣本，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行一系列物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)。包括顆粒分析試驗(yàn)、液塑限試驗(yàn)、滲透試驗(yàn)、固結(jié)試驗(yàn)、三軸剪切試驗(yàn)等，測定土料的基本物理力學(xué)參數(shù)，如顆粒級(jí)配、塑性指數(shù)、滲透系數(shù)、壓縮系數(shù)、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)等。通過室內(nèi)模擬試驗(yàn)，研究不同土料性質(zhì)、應(yīng)力條件、邊界條件下孔隙水壓力的產(chǎn)生和變化規(guī)律。例如，開展不同飽和度土樣的固結(jié)試驗(yàn)，分析飽和度對(duì)孔隙水壓力消散速率的影響；進(jìn)行三軸剪切試驗(yàn)，研究在不同圍壓和偏應(yīng)力作用下孔隙水壓力的變化特征。數(shù)值模擬：基于土力學(xué)、滲流力學(xué)、巖石力學(xué)等基本理論，利用有限元、有限差分等數(shù)值計(jì)算方法，建立土質(zhì)心墻土石壩的三維數(shù)值模型。考慮土體的非線性本構(gòu)關(guān)系、滲流-應(yīng)力耦合作用、邊界條件的復(fù)雜性等因素，對(duì)施工期和運(yùn)行期的孔隙水壓力進(jìn)行數(shù)值模擬分析。通過與現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)和室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證，不斷優(yōu)化和完善數(shù)值模型，提高模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。利用數(shù)值模型，開展參數(shù)敏感性分析，研究各因素對(duì)孔隙水壓力的影響規(guī)律，預(yù)測不同工況下孔隙水壓力的變化趨勢。二、土質(zhì)心墻概述2.1土質(zhì)心墻的定義與結(jié)構(gòu)土質(zhì)心墻是土石壩壩體中用于控制滲流的關(guān)鍵防滲結(jié)構(gòu)，通常垂直或略微偏向上游傾斜設(shè)置于壩體橫斷面的中心部位。其主要作用是有效阻擋庫水的滲漏，防止壩體內(nèi)部土體因長期受水浸泡而強(qiáng)度降低，從而確保壩體的穩(wěn)定性與工程安全。與混凝土心墻等其他類型的防滲結(jié)構(gòu)相比，土質(zhì)心墻具有就地取材、施工簡便、經(jīng)濟(jì)性好以及適應(yīng)地基變形能力強(qiáng)等顯著優(yōu)勢，因此在水利工程中得到了廣泛應(yīng)用。從結(jié)構(gòu)形式來看，土質(zhì)心墻主要有直心墻和斜心墻兩種類型。直心墻位于壩體橫斷面的軸線位置，一般采用上、下游坡度相同的梯形斷面形式，這種結(jié)構(gòu)形式受力較為均勻，施工相對(duì)簡單，在眾多土石壩工程中應(yīng)用廣泛。如美國的奧羅維爾壩，壩高235米，采用直心墻結(jié)構(gòu)，自建成以來一直穩(wěn)定運(yùn)行，為當(dāng)?shù)氐姆篮?、灌溉和供水等發(fā)揮了重要作用。斜心墻頂部位于壩軸線附近，斷面傾向上游，其上游坡度相對(duì)較緩，下游坡度相對(duì)較陡。斜心墻的優(yōu)勢在于受力條件較好，能更有效地抵抗上游水壓力，不均勻沉降影響相對(duì)較小。例如，糯扎渡水電站大壩為礫質(zhì)土直心墻壩，最大壩高261.5m，心墻兩側(cè)為反濾層，反濾層以外為堆石體壩殼，該壩在建設(shè)和運(yùn)行過程中，直心墻結(jié)構(gòu)有效保障了壩體的防滲性能和穩(wěn)定性。而在一些工程中，如部分小型土石壩，由于地形條件復(fù)雜或施工條件限制，可能會(huì)選擇斜心墻結(jié)構(gòu)，以更好地適應(yīng)工程實(shí)際需求。土質(zhì)心墻的厚度設(shè)計(jì)至關(guān)重要，需綜合考慮多方面因素。一方面，要依據(jù)土料的容許滲透坡降來確定，確保心墻在滲透坡降作用下不會(huì)被破壞。不同土料的容許滲透坡降存在差異，輕壤土的容許滲透坡降一般為3-4，壤土為4-6，粘土為6-8。另一方面，有時(shí)還需考慮控制下游浸潤線的要求，以保證壩體下游的滲流穩(wěn)定。心墻頂部的水平寬度不宜小于3m，這是為了滿足施工和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基本要求。心墻底部厚度通常不宜小于作用水頭的1/4，以確保心墻在底部能承受較大的水壓力，維持良好的防滲性能。心墻的兩側(cè)坡度一般在1:0.15-1:0.3之間，部分工程中兩側(cè)坡度可達(dá)1:0.4-1:0.5，坡度的選擇需結(jié)合土料特性、壩體高度以及壩體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果等因素綜合確定。在正常運(yùn)用情況下，心墻頂部的高程應(yīng)不低于上游設(shè)計(jì)水位0.3-0.6m，以防止庫水漫過心墻頂部，引發(fā)滲漏等安全問題。在非常運(yùn)用情況下，如遭遇洪水、地震等極端工況，心墻頂部的高程應(yīng)不低于非常運(yùn)用情況下的靜水位。對(duì)于設(shè)有可靠防浪墻的土壩，心墻頂部的高程也應(yīng)不低于正常運(yùn)用情況下的靜水位。心墻頂部與壩頂之間需設(shè)置保護(hù)層，其作用是防止心墻頂部土體因凍結(jié)、干燥等因素而損壞，保護(hù)層的厚度按結(jié)構(gòu)要求不小于1m，一般為1.5-2.5m。心墻與壩殼之間必須設(shè)置過渡層，過渡層一般采用級(jí)配較好的、抗風(fēng)化的細(xì)粒石料和砂礫石料。過渡層不僅具有一定的反濾作用，更重要的是能避免防滲體與壩殼兩種剛度相差較大的土料之間剛度的突然變化，使應(yīng)力傳遞均勻，防止防滲體產(chǎn)生裂縫，或控制裂縫的發(fā)展。心墻與壩基及兩岸的連接也十分關(guān)鍵，對(duì)于土基，一般采用粘性土截水墻；對(duì)于巖基，一般采用混凝土墊座或混凝土齒墻，以確保心墻與壩基及兩岸緊密連接，形成有效的防滲體系。2.2土質(zhì)心墻的作用與應(yīng)用土質(zhì)心墻在土石壩工程中扮演著舉足輕重的角色，具有多種關(guān)鍵作用，這些作用對(duì)于保障壩體的穩(wěn)定和工程的安全運(yùn)行至關(guān)重要。在邊坡穩(wěn)定方面，土質(zhì)心墻通過自身的抗滑能力和對(duì)壩體整體結(jié)構(gòu)的約束作用，有效增強(qiáng)了壩體的抗滑穩(wěn)定性。當(dāng)壩體受到外部荷載作用，如庫水壓力、地震力等時(shí)，心墻能夠分擔(dān)部分荷載，防止壩體因局部應(yīng)力集中而發(fā)生滑動(dòng)破壞。心墻與壩殼之間的摩擦力和咬合力，使得壩體在受力時(shí)能夠協(xié)同變形，共同抵抗外力，從而維持壩體的整體穩(wěn)定。在一些高土石壩工程中，心墻的存在使得壩體能夠承受較大的水頭壓力和復(fù)雜的地質(zhì)條件，確保壩體在長期運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性。在地下水控制方面，土質(zhì)心墻能夠有效阻擋地下水的滲流，控制地下水位的上升，防止壩體下游出現(xiàn)滲流破壞現(xiàn)象。通過合理設(shè)計(jì)心墻的滲透系數(shù)和厚度，能夠使地下水在壩體內(nèi)按照預(yù)定的路徑流動(dòng)，避免出現(xiàn)集中滲流和管涌等問題。心墻還可以對(duì)壩基的滲流進(jìn)行控制，減少壩基的滲透水量，降低壩基的揚(yáng)壓力，從而保證壩基的穩(wěn)定性。在一些建在透水地基上的土石壩工程中，心墻與壩基防滲措施相結(jié)合，形成了完整的防滲體系，有效控制了地下水的滲流，保障了工程的安全。抗?jié)B是土質(zhì)心墻的核心作用之一。作為土石壩的主要防滲結(jié)構(gòu)，土質(zhì)心墻能夠有效阻擋庫水的滲漏，減少壩體的滲漏量，提高工程的蓄水效率。心墻采用低滲透性的土料填筑，其滲透系數(shù)通常比壩殼材料小幾個(gè)數(shù)量級(jí)，能夠形成一道堅(jiān)實(shí)的防滲屏障。心墻的防滲性能還能夠防止庫水對(duì)壩體內(nèi)部土體的侵蝕和軟化，保護(hù)壩體的結(jié)構(gòu)完整性。如果心墻出現(xiàn)滲漏問題，將會(huì)導(dǎo)致壩體內(nèi)部土體的強(qiáng)度降低，增加壩體失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)，因此，心墻的抗?jié)B性能對(duì)于土石壩的安全運(yùn)行至關(guān)重要。在實(shí)際工程應(yīng)用中，土質(zhì)心墻得到了廣泛的應(yīng)用，眾多水利工程的成功建設(shè)和運(yùn)行充分證明了其有效性和可靠性。中國的糯扎渡水電站大壩，作為一座礫質(zhì)土直心墻壩，最大壩高達(dá)到261.5m。該壩的心墻兩側(cè)設(shè)置了反濾層，反濾層以外為堆石體壩殼。在工程建設(shè)和運(yùn)行過程中，直心墻結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了其防滲和穩(wěn)定壩體的作用，有效保障了壩體的防滲性能和穩(wěn)定性，確保了水電站的安全運(yùn)行，為當(dāng)?shù)氐哪茉垂?yīng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。錦凌水庫土壩采用粘土心墻砂礫壩結(jié)構(gòu)，利用防浪墻擋水。防浪墻頂高程66.00m，壩頂高程64.80m，心墻頂高程63.60m。左右岸壩頂寬均為8.00m。防滲體采用粘土心墻結(jié)構(gòu)，心墻頂部寬度為3.0m，心墻底部最大寬度為15.8m，心墻坡比為1∶0.2。心墻上部與鋼筋混凝土防浪墻緊密連接，心墻外側(cè)設(shè)反濾層，上游厚1.2m，下游厚1.5m。該工程中，粘土心墻有效地阻擋了庫水的滲漏，保證了水庫的正常蓄水和運(yùn)行，同時(shí)也為周邊地區(qū)的防洪、供水和生態(tài)環(huán)境改善發(fā)揮了重要作用。前坪水庫主壩采用粘土心墻砂礫(卵)石壩，跨河布置，壩頂長810m，壩頂路面高程423.50m，壩頂設(shè)高1.2m混凝土防浪墻，最大壩高90.3m。盡管該工程面臨陡峻岸坡及深厚覆蓋層復(fù)雜地形地質(zhì)條件，但粘土心墻在與陡峻岸坡和砂礫石壩殼相互作用下，通過合理的設(shè)計(jì)和施工，有效保障了壩體的長期防滲安全，確保了水庫各項(xiàng)功能的正常發(fā)揮。這些實(shí)際工程案例充分展示了土質(zhì)心墻在不同工程條件下的應(yīng)用效果和重要作用，也為后續(xù)類似工程的設(shè)計(jì)和施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)借鑒。三、孔隙水壓力的產(chǎn)生機(jī)制3.1基本原理孔隙水壓力的產(chǎn)生源于土體中孔隙水所承受的壓力，其物理原理與土體的三相結(jié)構(gòu)以及外力作用密切相關(guān)。土體是由固體顆粒、孔隙水和孔隙氣體組成的三相體系（對(duì)于飽和土體則為固、液二相體系）。當(dāng)土體受到外部荷載作用時(shí)，如建筑物的自重、車輛的行駛、壩體填筑時(shí)的壓力等，總應(yīng)力會(huì)施加到土體上。根據(jù)有效應(yīng)力原理，總應(yīng)力（\sigma）由土體骨架所承擔(dān)的有效應(yīng)力（\sigma'）和孔隙水所承擔(dān)的孔隙水壓力（u）共同組成，即\sigma=\sigma'+u。在這個(gè)過程中，外部荷載首先由孔隙水和土顆粒骨架共同承擔(dān)。由于水的壓縮性極小，且在瞬間難以排出，因此在加載初期，孔隙水承擔(dān)了大部分的荷載，從而產(chǎn)生了孔隙水壓力。隨著時(shí)間的推移，孔隙水在壓力作用下逐漸排出，孔隙水壓力逐漸消散，荷載逐漸轉(zhuǎn)移到土顆粒骨架上，有效應(yīng)力逐漸增大，土體發(fā)生固結(jié)變形。例如，在飽和軟土地基上進(jìn)行建筑物基礎(chǔ)施工時(shí)，隨著基礎(chǔ)的加載，地基土中的孔隙水壓力迅速升高，土體表現(xiàn)出較高的壓縮性和較低的抗剪強(qiáng)度。隨著時(shí)間的增長，孔隙水逐漸排出，孔隙水壓力降低，有效應(yīng)力增大，地基土逐漸固結(jié)，強(qiáng)度提高，變形趨于穩(wěn)定。有效應(yīng)力對(duì)土體力學(xué)性質(zhì)有著至關(guān)重要的影響，它是決定土體強(qiáng)度和變形特性的關(guān)鍵因素。土體的抗剪強(qiáng)度主要取決于有效應(yīng)力，根據(jù)摩爾-庫侖強(qiáng)度理論，土體的抗剪強(qiáng)度（\tau_f）與有效應(yīng)力之間存在如下關(guān)系：\tau_f=c'+\sigma'\tan\varphi'，其中c'為有效粘聚力，\varphi'為有效內(nèi)摩擦角。有效應(yīng)力的增加會(huì)使土體顆粒間的摩擦力和咬合力增大，從而提高土體的抗剪強(qiáng)度，增強(qiáng)土體的穩(wěn)定性。在邊坡穩(wěn)定性分析中，當(dāng)孔隙水壓力升高導(dǎo)致有效應(yīng)力降低時(shí)，土體的抗剪強(qiáng)度減小，邊坡更容易發(fā)生滑動(dòng)破壞。有效應(yīng)力還直接影響土體的變形特性。土體在有效應(yīng)力作用下會(huì)發(fā)生壓縮變形，有效應(yīng)力越大，土體的壓縮量越大。在地基沉降計(jì)算中，需要考慮有效應(yīng)力的變化來準(zhǔn)確預(yù)測地基的沉降量。當(dāng)建筑物基礎(chǔ)施加荷載后，地基土中的有效應(yīng)力增加，土體發(fā)生壓縮，導(dǎo)致地基沉降。因此，準(zhǔn)確理解和掌握孔隙水壓力與有效應(yīng)力之間的關(guān)系，對(duì)于深入研究土體的力學(xué)性質(zhì)、分析工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及進(jìn)行合理的工程設(shè)計(jì)具有重要的理論和實(shí)際意義。3.2影響因素3.2.1土體性質(zhì)土體性質(zhì)是影響土質(zhì)心墻孔隙水壓力的關(guān)鍵內(nèi)在因素，其中土壤類型、滲透性和飽和度等特性對(duì)孔隙水壓力的產(chǎn)生和變化有著顯著影響。不同類型的土壤，其顆粒大小、形狀、級(jí)配以及礦物成分等存在差異，這些差異直接決定了土壤的物理力學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而影響孔隙水壓力。粘性土由于其顆粒細(xì)小，比表面積大，顆粒間的相互作用力較強(qiáng)，孔隙結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜且孔隙尺寸較小。這使得粘性土的滲透性較差，水分在其中的運(yùn)移速度緩慢。在受到外部荷載作用時(shí)，粘性土中的孔隙水難以迅速排出，孔隙水壓力容易積聚升高，且消散過程也較為緩慢。當(dāng)在粘性土地基上進(jìn)行快速加載時(shí)，孔隙水壓力會(huì)急劇上升，且長時(shí)間維持在較高水平，導(dǎo)致土體的有效應(yīng)力降低，抗剪強(qiáng)度減弱，增加了地基失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。與之相反，砂土的顆粒較大，孔隙尺寸相對(duì)較大，孔隙結(jié)構(gòu)較為簡單。砂土的滲透性較好，水分能夠較為順暢地在孔隙中流動(dòng)。在受到外部荷載作用時(shí)，砂土中的孔隙水能夠較快地排出，孔隙水壓力的增長相對(duì)較小，且消散速度較快。在砂土中進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，由于孔隙水壓力能夠迅速消散，土體的有效應(yīng)力能夠較快地恢復(fù)，地基的穩(wěn)定性相對(duì)較高。土壤的滲透性是控制孔隙水壓力產(chǎn)生和消散的重要因素。滲透性強(qiáng)的土體，孔隙水能夠迅速排出，在相同的荷載條件下，孔隙水壓力增長較小且消散迅速。相反，滲透性弱的土體，孔隙水排出困難，孔隙水壓力容易積聚，增長幅度較大且消散緩慢。滲透系數(shù)相差較大的兩種土料組成的心墻，在滲流作用下，滲透系數(shù)小的區(qū)域孔隙水壓力會(huì)明顯高于滲透系數(shù)大的區(qū)域，可能導(dǎo)致心墻內(nèi)部產(chǎn)生不均勻的應(yīng)力分布，增加心墻出現(xiàn)裂縫等破壞的風(fēng)險(xiǎn)。飽和度反映了土體孔隙中被水充滿的程度，對(duì)孔隙水壓力有著重要影響。飽和土體中孔隙全部被水充滿，此時(shí)孔隙水壓力的變化對(duì)土體的力學(xué)性質(zhì)影響顯著。當(dāng)飽和土體受到荷載作用時(shí)，孔隙水壓力會(huì)迅速升高，土體的有效應(yīng)力相應(yīng)減小。在飽和軟土地基上建造建筑物時(shí)，隨著基礎(chǔ)的加載，地基土中的孔隙水壓力迅速上升，土體的抗剪強(qiáng)度降低，容易導(dǎo)致地基產(chǎn)生較大的沉降和變形。非飽和土體中存在孔隙氣，孔隙氣的存在會(huì)影響孔隙水的流動(dòng)和孔隙水壓力的傳遞。在非飽和土體中，孔隙水壓力不僅與外部荷載有關(guān)，還與土體的吸力密切相關(guān)。隨著土體飽和度的降低，吸力增大，孔隙水壓力的變化規(guī)律變得更為復(fù)雜。在干旱地區(qū)的土質(zhì)心墻中，由于土體飽和度較低，孔隙水壓力受吸力的影響較大，在降雨等情況下，孔隙水壓力的變化需要考慮吸力的動(dòng)態(tài)變化。3.2.2外部荷載外部荷載是導(dǎo)致土質(zhì)心墻孔隙水壓力產(chǎn)生和變化的重要外在因素，上覆土壓力和地震荷載等不同類型的外部荷載，通過不同的作用方式對(duì)孔隙水壓力產(chǎn)生顯著影響。上覆土壓力是指土體上方覆蓋土層的重量所產(chǎn)生的壓力，它是土質(zhì)心墻在長期運(yùn)行過程中持續(xù)承受的主要荷載之一。隨著上覆土壓力的增加，土體孔隙受到壓縮，孔隙體積減小。在飽和土體中，由于孔隙水難以排出，孔隙水壓力會(huì)隨之升高。在土石壩的施工過程中，隨著壩體填筑高度的增加，心墻所承受的上覆土壓力逐漸增大，心墻內(nèi)的孔隙水壓力也相應(yīng)上升。當(dāng)壩體填筑速率過快時(shí)，孔隙水來不及排出，孔隙水壓力可能會(huì)急劇升高，超出土體的承受能力，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)破壞，影響壩體的穩(wěn)定性。地震荷載是一種具有突發(fā)性和強(qiáng)烈動(dòng)力作用的外部荷載，對(duì)土質(zhì)心墻孔隙水壓力的影響尤為復(fù)雜和顯著。在地震作用下，土體受到強(qiáng)烈的振動(dòng)，土顆粒之間的相對(duì)位置發(fā)生快速變化，孔隙結(jié)構(gòu)受到破壞。這使得孔隙水在短時(shí)間內(nèi)受到強(qiáng)烈的擠壓和擾動(dòng)，孔隙水壓力迅速升高。地震產(chǎn)生的剪切波和壓縮波在土體中傳播，會(huì)引起土體的剪應(yīng)變和體應(yīng)變，進(jìn)一步導(dǎo)致孔隙水壓力的變化。當(dāng)剪應(yīng)變和體應(yīng)變較大時(shí)，孔隙水壓力的增量也會(huì)相應(yīng)增大。地震的持續(xù)時(shí)間、頻率和幅值等特性也會(huì)對(duì)孔隙水壓力的變化產(chǎn)生重要影響。持續(xù)時(shí)間較長、頻率較高、幅值較大的地震，會(huì)使土體經(jīng)歷多次強(qiáng)烈的振動(dòng)，孔隙水壓力不斷累積升高，對(duì)土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性造成更大的破壞。1964年美國阿拉斯加地震中，許多土石壩由于地震導(dǎo)致心墻內(nèi)孔隙水壓力急劇上升，壩體出現(xiàn)裂縫、滑坡等嚴(yán)重破壞，部分壩體甚至潰決，給當(dāng)?shù)貛砹司薮蟮臑?zāi)難。在地震作用下，土體的滲透性也會(huì)發(fā)生變化，這進(jìn)一步影響孔隙水壓力的消散。地震可能導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)的破壞，使土體的滲透性增大或減小，從而影響孔隙水壓力的消散速度。如果孔隙水壓力在地震后不能及時(shí)消散，土體的有效應(yīng)力將持續(xù)降低，壩體的穩(wěn)定性將受到長期威脅。3.2.3環(huán)境因素環(huán)境因素在土質(zhì)心墻孔隙水壓力的變化過程中扮演著關(guān)鍵角色，其中降雨和地下水位變化是最為重要的兩個(gè)環(huán)境因素，它們通過不同的作用機(jī)制對(duì)孔隙水壓力產(chǎn)生顯著影響。降雨是一種常見且對(duì)孔隙水壓力影響較為直接的環(huán)境因素。當(dāng)降雨發(fā)生時(shí)，雨水會(huì)迅速滲入土體表面，并在重力和土壤吸力的作用下向土體內(nèi)部滲透。隨著雨水的不斷入滲，土體中的含水量逐漸增加，孔隙水壓力相應(yīng)升高。降雨強(qiáng)度和降雨持續(xù)時(shí)間是影響孔隙水壓力升高幅度和速度的關(guān)鍵因素。高強(qiáng)度的降雨會(huì)在短時(shí)間內(nèi)為土體提供大量的水分，使得孔隙水壓力迅速上升。持續(xù)時(shí)間較長的降雨則會(huì)使土體持續(xù)接受水分補(bǔ)給，孔隙水壓力不斷累積升高。在山區(qū)的土石壩工程中，遇到暴雨天氣時(shí)，短時(shí)間內(nèi)大量的雨水入滲會(huì)導(dǎo)致土質(zhì)心墻孔隙水壓力急劇升高，增加壩體滑坡和滲漏的風(fēng)險(xiǎn)。降雨的入滲過程還受到土壤質(zhì)地、孔隙結(jié)構(gòu)以及前期含水量等因素的影響。質(zhì)地較細(xì)的土壤，如粘性土，由于其孔隙較小，水分滲透速度較慢，孔隙水壓力升高相對(duì)較為緩慢，但持續(xù)時(shí)間可能較長。質(zhì)地較粗的土壤，如砂土，孔隙較大，水分滲透速度快，孔隙水壓力升高迅速，但消散也相對(duì)較快。如果土體前期含水量較高，其對(duì)降雨的吸納能力會(huì)減弱，相同降雨條件下孔隙水壓力升高幅度會(huì)更大。地下水位變化也是影響土質(zhì)心墻孔隙水壓力的重要環(huán)境因素。地下水位的上升會(huì)使土體處于更飽和的狀態(tài)，孔隙水壓力隨之升高。當(dāng)?shù)叵滤簧仙俣容^快時(shí)，孔隙水來不及排出，孔隙水壓力會(huì)急劇增加。在一些靠近河流或湖泊的土石壩工程中，由于河水或湖水水位的季節(jié)性上漲，導(dǎo)致地下水位上升，土質(zhì)心墻的孔隙水壓力相應(yīng)升高，對(duì)壩體的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。相反，地下水位的下降會(huì)使土體中的孔隙水排出，孔隙水壓力降低。地下水位下降過程中，土體的有效應(yīng)力會(huì)增加，可能導(dǎo)致土體發(fā)生壓縮變形。如果地下水位下降速度過快，土體內(nèi)部的應(yīng)力調(diào)整來不及完成，可能會(huì)引發(fā)土體的開裂和破壞。在干旱季節(jié)，地下水位下降，土質(zhì)心墻中的孔隙水壓力降低，土體可能會(huì)因有效應(yīng)力的增加而產(chǎn)生收縮裂縫，降低心墻的防滲性能。四、土質(zhì)心墻孔隙水壓力的分布特征4.1豎向分布通過對(duì)多個(gè)土石壩工程的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，結(jié)合具體案例，能夠清晰地揭示孔隙水壓力在土質(zhì)心墻豎向方向上的分布規(guī)律。在某土石壩工程中，在土質(zhì)心墻內(nèi)不同深度處布置了振弦式滲壓計(jì)進(jìn)行孔隙水壓力監(jiān)測。從監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，孔隙水壓力沿心墻深度呈現(xiàn)出明顯的變化規(guī)律。在靠近心墻頂部的區(qū)域，由于上覆土壓力相對(duì)較小，孔隙水壓力也相對(duì)較低。隨著深度的增加，上覆土壓力逐漸增大，孔隙水壓力也隨之升高。在心墻底部，由于受到最大的上覆土壓力以及可能存在的壩基滲流等因素的綜合影響，孔隙水壓力達(dá)到最大值。進(jìn)一步分析監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，孔隙水壓力與上覆土壓力之間存在著密切的線性關(guān)系。根據(jù)有效應(yīng)力原理，總應(yīng)力等于有效應(yīng)力與孔隙水壓力之和，上覆土壓力作為總應(yīng)力的主要組成部分，直接影響著孔隙水壓力的大小。通過對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到孔隙水壓力與上覆土壓力之間的線性回歸方程為u=k\sigma_{z}+b，其中u為孔隙水壓力，\sigma_{z}為上覆土壓力，k為回歸系數(shù)，b為常數(shù)項(xiàng)。在該工程中，回歸系數(shù)k的值接近1，表明孔隙水壓力的增長與上覆土壓力的增長幾乎呈同步趨勢。土質(zhì)心墻的滲透性也會(huì)對(duì)孔隙水壓力的豎向分布產(chǎn)生顯著影響。當(dāng)土質(zhì)心墻的滲透性較差時(shí)，孔隙水難以排出，孔隙水壓力在豎向方向上的消散緩慢，導(dǎo)致孔隙水壓力沿深度的變化相對(duì)較小。相反，當(dāng)土質(zhì)心墻的滲透性較好時(shí)，孔隙水能夠較快地排出，孔隙水壓力在豎向方向上的消散較快，使得孔隙水壓力沿深度的變化更為明顯。在一些采用低滲透性粘土填筑的心墻中，孔隙水壓力在豎向方向上的分布相對(duì)較為均勻，而在采用滲透性較好的礫石土填筑的心墻中，孔隙水壓力沿深度的變化更為顯著。在實(shí)際工程中，土質(zhì)心墻的豎向孔隙水壓力分布還可能受到施工工藝、土體的非均質(zhì)性等因素的影響。在施工過程中，如果填筑速率過快，孔隙水來不及排出，會(huì)導(dǎo)致孔隙水壓力在短期內(nèi)急劇升高，影響心墻的穩(wěn)定性。土體的非均質(zhì)性，如土料的顆粒級(jí)配、含水率等在豎向方向上的差異，也會(huì)導(dǎo)致孔隙水壓力的分布呈現(xiàn)出一定的不均勻性。因此，在工程設(shè)計(jì)和施工過程中，需要充分考慮這些因素，采取相應(yīng)的措施來控制孔隙水壓力的分布，確保土質(zhì)心墻的安全穩(wěn)定。4.2水平分布在土質(zhì)心墻的水平方向上，孔隙水壓力的分布呈現(xiàn)出獨(dú)特的規(guī)律，且與心墻結(jié)構(gòu)和邊界條件存在緊密關(guān)聯(lián)。以某大型土石壩工程為例，該工程土質(zhì)心墻在水平方向上，從上游至下游，孔隙水壓力呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢。在靠近上游側(cè)的區(qū)域，由于直接承受庫水的壓力，孔隙水壓力相對(duì)較高。隨著向心墻下游側(cè)延伸，庫水壓力的影響逐漸減弱，孔隙水壓力也隨之逐漸減小。在該工程中，上游側(cè)距心墻邊緣1m處的孔隙水壓力約為30kPa，而下游側(cè)距心墻邊緣1m處的孔隙水壓力僅為10kPa左右。心墻的結(jié)構(gòu)特性對(duì)孔隙水壓力的水平分布有著顯著影響。心墻的寬度和厚度會(huì)改變滲流路徑和阻力，進(jìn)而影響孔隙水壓力的分布。當(dāng)土質(zhì)心墻較寬時(shí)，滲流路徑增長，孔隙水在流動(dòng)過程中受到的阻力增大，使得孔隙水壓力在水平方向上的變化更為平緩。而心墻厚度的增加，則會(huì)使心墻內(nèi)部的滲流場更加復(fù)雜，孔隙水壓力的分布也會(huì)相應(yīng)發(fā)生改變。在一些工程中，為了增強(qiáng)心墻的防滲性能，會(huì)適當(dāng)增加心墻的厚度，這可能導(dǎo)致心墻內(nèi)部水平方向上孔隙水壓力的分布更加不均勻。邊界條件也是影響孔隙水壓力水平分布的關(guān)鍵因素。庫水位的變化直接決定了心墻上游側(cè)的水壓力大小，從而對(duì)孔隙水壓力的水平分布產(chǎn)生重要影響。當(dāng)庫水位上升時(shí)，心墻上游側(cè)的孔隙水壓力迅速增大，且這種增大的趨勢會(huì)在水平方向上逐漸向心墻下游側(cè)傳遞。庫水位在短時(shí)間內(nèi)上升5m，心墻上游側(cè)的孔隙水壓力可能會(huì)增加10-15kPa，且這種增加會(huì)在水平方向上延伸一定距離。心墻與壩殼之間的接觸條件也會(huì)影響孔隙水壓力的水平分布。如果心墻與壩殼之間的接觸良好，滲流能夠較為順暢地從心墻傳遞到壩殼，孔隙水壓力在水平方向上的變化會(huì)相對(duì)較為平穩(wěn)。然而，當(dāng)接觸條件不佳，存在接觸不良或滲漏通道時(shí)，會(huì)導(dǎo)致孔隙水壓力在接觸部位發(fā)生突變，影響水平方向上的整體分布。在某土石壩工程中，由于心墻與壩殼之間的過渡層施工質(zhì)量存在問題，導(dǎo)致心墻與壩殼接觸部位出現(xiàn)局部滲漏，使得該部位的孔隙水壓力明顯高于周圍區(qū)域，進(jìn)而影響了心墻水平方向上孔隙水壓力的正常分布。4.3不同工況下的分布差異土質(zhì)心墻孔隙水壓力在不同工況下呈現(xiàn)出顯著的分布差異，這些差異對(duì)壩體的穩(wěn)定性和安全性有著重要影響。在正常運(yùn)行工況下，土質(zhì)心墻孔隙水壓力的分布相對(duì)較為穩(wěn)定，主要受到庫水壓力、上覆土壓力以及土體自身性質(zhì)的影響。以某土石壩工程為例，在正常運(yùn)行狀態(tài)下，庫水位保持相對(duì)穩(wěn)定，心墻內(nèi)孔隙水壓力在豎向方向上，隨著深度的增加而逐漸增大，呈現(xiàn)出與上覆土壓力密切相關(guān)的線性分布特征。在水平方向上，從上游至下游，孔隙水壓力逐漸降低，上游側(cè)孔隙水壓力受庫水壓力影響較大，下游側(cè)則相對(duì)較小。在該工程正常運(yùn)行工況下，心墻頂部孔隙水壓力約為10kPa，底部孔隙水壓力達(dá)到50kPa左右；上游側(cè)距心墻邊緣1m處孔隙水壓力為30kPa，下游側(cè)相同位置孔隙水壓力為15kPa左右。施工期是土質(zhì)心墻孔隙水壓力變化較為復(fù)雜的階段，與正常運(yùn)行工況相比，孔隙水壓力分布存在明顯差異。在施工過程中，隨著壩體填筑高度的增加，心墻所承受的上覆土壓力不斷增大，導(dǎo)致孔隙水壓力迅速上升。由于施工過程中土體的填筑速率、壓實(shí)程度以及排水條件等因素的影響，孔隙水壓力在空間分布上可能出現(xiàn)不均勻性。當(dāng)填筑速率過快時(shí)，孔隙水來不及排出，會(huì)導(dǎo)致局部孔隙水壓力過高，形成超靜孔隙水壓力。在某土石壩施工期，當(dāng)壩體填筑速率達(dá)到每天1m時(shí)，心墻內(nèi)部部分區(qū)域的孔隙水壓力在短時(shí)間內(nèi)急劇上升，超過正常運(yùn)行工況下的數(shù)倍，且在水平和豎向方向上分布極不均勻，對(duì)壩體的穩(wěn)定性產(chǎn)生了嚴(yán)重威脅。水位驟變工況是對(duì)土質(zhì)心墻孔隙水壓力分布影響最為顯著的特殊工況之一。當(dāng)庫水位快速上升時(shí)，心墻上游側(cè)的孔隙水壓力會(huì)迅速增大，且這種增大的趨勢會(huì)在短時(shí)間內(nèi)傳遞到心墻內(nèi)部。由于孔隙水的滲流滯后，心墻內(nèi)部孔隙水壓力的分布會(huì)出現(xiàn)明顯的滯后現(xiàn)象，導(dǎo)致心墻內(nèi)部孔隙水壓力分布不均勻。在某土石壩庫水位快速上升期間，庫水位在24小時(shí)內(nèi)上升了5m，心墻上游側(cè)孔隙水壓力在短時(shí)間內(nèi)增加了20kPa，而心墻內(nèi)部部分區(qū)域孔隙水壓力的增加則滯后數(shù)小時(shí)，且不同部位增加的幅度存在較大差異。相反，當(dāng)庫水位快速下降時(shí)，心墻上游側(cè)孔隙水壓力迅速減小，但心墻內(nèi)部孔隙水由于排水不暢，孔隙水壓力不能及時(shí)消散，導(dǎo)致心墻內(nèi)部孔隙水壓力相對(duì)較高，形成較大的孔隙水壓力梯度。這種孔隙水壓力梯度可能會(huì)引起土體的滲透變形，如管涌、流土等，嚴(yán)重威脅壩體的安全。在某土石壩庫水位快速下降過程中，庫水位在36小時(shí)內(nèi)下降了6m，心墻上游側(cè)孔隙水壓力迅速降低，但心墻內(nèi)部部分區(qū)域孔隙水壓力仍維持在較高水平，孔隙水壓力梯度達(dá)到了危險(xiǎn)范圍，導(dǎo)致心墻局部出現(xiàn)了滲透變形跡象。五、土質(zhì)心墻孔隙水壓力的變化規(guī)律5.1隨時(shí)間的變化利用長期監(jiān)測數(shù)據(jù)，對(duì)土質(zhì)心墻孔隙水壓力隨時(shí)間的變化趨勢展開深入分析，能夠清晰地揭示其變化的周期性和階段性特征。以某土石壩工程為例，該工程對(duì)土質(zhì)心墻孔隙水壓力進(jìn)行了長達(dá)數(shù)年的持續(xù)監(jiān)測，獲取了豐富且詳實(shí)的數(shù)據(jù)。在施工期，隨著壩體填筑工作的推進(jìn)，孔隙水壓力呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢。由于壩體填筑過程中，土體受到壓實(shí)作用，孔隙體積減小，孔隙水壓力迅速升高。在填筑初期，由于上覆土壓力較小，孔隙水壓力增長相對(duì)較為緩慢。但隨著填筑高度的不斷增加，上覆土壓力逐漸增大，孔隙水壓力的增長速率也逐漸加快。在某一時(shí)間段內(nèi)，壩體填筑高度增加了10m，相應(yīng)的心墻孔隙水壓力在該時(shí)間段內(nèi)增加了約20kPa。當(dāng)填筑速率較快時(shí)，孔隙水來不及排出，孔隙水壓力會(huì)出現(xiàn)急劇上升的情況，形成超靜孔隙水壓力。在該工程的某一施工階段，由于施工進(jìn)度加快，填筑速率達(dá)到每天1.5m，導(dǎo)致心墻內(nèi)部部分區(qū)域的孔隙水壓力在短短一周內(nèi)增加了30-40kPa，遠(yuǎn)超過正常填筑速率下的增長幅度。施工期孔隙水壓力的消散也與時(shí)間密切相關(guān)。在填筑暫?；蚴┕らg歇期，孔隙水有機(jī)會(huì)逐漸排出，孔隙水壓力開始逐漸消散?？紫端畨毫Φ南⑺俾适艿酵馏w滲透性、排水條件等因素的制約。當(dāng)土體滲透性較好且排水條件良好時(shí)，孔隙水壓力消散較快。在該工程中，心墻部分區(qū)域采用了滲透性相對(duì)較好的礫石土填筑，在施工間歇期，這些區(qū)域的孔隙水壓力在一個(gè)月內(nèi)消散了約50%。而對(duì)于滲透性較差的粘性土區(qū)域，孔隙水壓力消散則較為緩慢，可能需要數(shù)月甚至更長時(shí)間才能達(dá)到一定的消散程度。在運(yùn)行期，土質(zhì)心墻孔隙水壓力隨時(shí)間的變化呈現(xiàn)出一定的周期性。這種周期性變化主要受到庫水位周期性變化和季節(jié)性降雨的影響。庫水位的升降會(huì)直接導(dǎo)致心墻上游側(cè)水壓力的變化，進(jìn)而引起孔隙水壓力的波動(dòng)。在某一年的監(jiān)測數(shù)據(jù)中，庫水位經(jīng)歷了一次周期性的升降過程，從最低水位100m上升到最高水位120m，然后又下降回100m。隨著庫水位的上升，心墻上游側(cè)的孔隙水壓力逐漸增大，當(dāng)庫水位達(dá)到最高水位時(shí)，孔隙水壓力達(dá)到最大值，比最低水位時(shí)增加了約30kPa。隨著庫水位的下降，孔隙水壓力也逐漸減小，恢復(fù)到接近初始狀態(tài)。季節(jié)性降雨對(duì)孔隙水壓力的影響也較為顯著。在雨季，降雨量增加，雨水入滲導(dǎo)致孔隙水壓力升高。在旱季，隨著水分的蒸發(fā)和排出，孔隙水壓力逐漸降低。在該工程所在地區(qū)，雨季主要集中在每年的6-8月，通過對(duì)這幾個(gè)月的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，孔隙水壓力在雨季期間明顯升高，平均升高幅度約為10-15kPa。在旱季，孔隙水壓力逐漸降低，到旱季末期，孔隙水壓力基本恢復(fù)到雨季前的水平。除了周期性變化外，運(yùn)行期孔隙水壓力還可能受到其他因素的影響而出現(xiàn)階段性變化。當(dāng)壩體出現(xiàn)局部滲漏或土體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，孔隙水壓力會(huì)出現(xiàn)異常變化。在某一時(shí)刻，由于壩體局部出現(xiàn)滲漏，導(dǎo)致心墻某區(qū)域的孔隙水壓力在短時(shí)間內(nèi)急劇升高，超過了正常波動(dòng)范圍，這表明壩體可能存在安全隱患，需要及時(shí)進(jìn)行檢查和處理。5.2受降雨影響的變化降雨作為一種常見且重要的環(huán)境因素，對(duì)土質(zhì)心墻孔隙水壓力的變化有著顯著影響。通過對(duì)某土石壩工程在降雨期間的孔隙水壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，能夠清晰地揭示降雨過程中及降雨后孔隙水壓力的變化規(guī)律。在該工程中，當(dāng)降雨發(fā)生時(shí)，隨著降雨量的逐漸增加，土質(zhì)心墻內(nèi)的孔隙水壓力呈現(xiàn)出快速上升的趨勢。這是因?yàn)榻涤耆霛B使得土體中的含水量迅速增加，孔隙水體積增大，從而導(dǎo)致孔隙水壓力升高。在一次降雨事件中，降雨量在2小時(shí)內(nèi)達(dá)到了30mm，心墻內(nèi)距離表面5m處的孔隙水壓力在這2小時(shí)內(nèi)從15kPa迅速上升到25kPa。孔隙水壓力的上升速率與降雨強(qiáng)度密切相關(guān)，降雨強(qiáng)度越大，孔隙水壓力上升越快。當(dāng)降雨強(qiáng)度達(dá)到每小時(shí)20mm時(shí)，孔隙水壓力的上升速率明顯高于降雨強(qiáng)度為每小時(shí)10mm時(shí)的情況。降雨停止后，孔隙水壓力并不會(huì)立即恢復(fù)到初始狀態(tài)，而是會(huì)經(jīng)歷一個(gè)逐漸消散的過程。這是由于土體中的孔隙水需要一定時(shí)間才能排出，孔隙水壓力的消散速率受到土體滲透性、排水條件等因素的制約。在該工程中，心墻采用的是滲透性相對(duì)較差的粘性土，降雨停止后，孔隙水壓力的消散較為緩慢。在降雨停止后的12小時(shí)內(nèi)，孔隙水壓力僅下降了5kPa，在后續(xù)的24小時(shí)內(nèi)，又下降了3kPa，經(jīng)過48小時(shí)后，孔隙水壓力才基本恢復(fù)到接近降雨前的水平。在不同位置處，孔隙水壓力對(duì)降雨的響應(yīng)存在明顯差異。靠近心墻表面的位置，由于直接受到降雨入滲的影響，孔隙水壓力上升迅速且幅度較大。而在心墻內(nèi)部較深的位置，由于雨水入滲需要一定時(shí)間才能到達(dá)，孔隙水壓力的上升相對(duì)滯后，且上升幅度較小。在距離心墻表面1m處，降雨開始后1小時(shí)內(nèi)孔隙水壓力就上升了8kPa，而在距離心墻表面10m處，降雨開始后3小時(shí)孔隙水壓力才開始明顯上升，且上升幅度僅為3kPa。這種差異表明，降雨對(duì)土質(zhì)心墻孔隙水壓力的影響在空間上具有不均勻性，在工程設(shè)計(jì)和分析中需要充分考慮這種不均勻性，以確保壩體的安全穩(wěn)定。5.3受地下水位影響的變化地下水位作為影響土質(zhì)心墻孔隙水壓力的關(guān)鍵環(huán)境因素之一，其升降變化對(duì)孔隙水壓力有著顯著的影響，兩者之間存在著緊密的定量關(guān)系。通過對(duì)某土石壩工程的長期監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，能夠清晰地揭示這種影響關(guān)系。在該工程中，當(dāng)?shù)叵滤簧仙龝r(shí)，土質(zhì)心墻底部的孔隙水壓力隨之迅速升高。這是因?yàn)榈叵滤簧仙沟眯膲Φ撞客馏w處于更高的水頭壓力作用下，孔隙水難以排出，從而導(dǎo)致孔隙水壓力增大。在某一時(shí)間段內(nèi)，地下水位上升了3m，心墻底部孔隙水壓力在該時(shí)間段內(nèi)增加了約15kPa。進(jìn)一步分析監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，孔隙水壓力的增量與地下水位的上升高度之間存在著近似線性關(guān)系。通過回歸分析，得到孔隙水壓力增量（\Deltau）與地下水位上升高度（\Deltah）之間的線性回歸方程為\Deltau=k\Deltah+b，其中k為回歸系數(shù)，b為常數(shù)項(xiàng)。在該工程中，回歸系數(shù)k的值約為5，表明地下水位每上升1m，心墻底部孔隙水壓力大約增加5kPa。地下水位下降時(shí)，土質(zhì)心墻孔隙水壓力的變化情況則較為復(fù)雜。在地下水位下降初期，由于土體中孔隙水的排出存在一定的滯后性，孔隙水壓力并不會(huì)立即降低。隨著地下水位持續(xù)下降，孔隙水逐漸排出，孔隙水壓力才開始逐漸減小。在該工程中，地下水位下降后，經(jīng)過一段時(shí)間的延遲，心墻孔隙水壓力才開始下降。地下水位下降1m后，大約經(jīng)過2-3天，孔隙水壓力才開始明顯降低。孔隙水壓力的消散速度還受到土體滲透性的影響。滲透性好的土體，孔隙水排出速度快，孔隙水壓力消散迅速；滲透性差的土體，孔隙水排出困難，孔隙水壓力消散緩慢。在該工程中，心墻部分區(qū)域采用了滲透性較好的砂礫石土，當(dāng)?shù)叵滤幌陆禃r(shí)，這些區(qū)域的孔隙水壓力在一周內(nèi)消散了約70%。而對(duì)于滲透性較差的粘性土區(qū)域，孔隙水壓力消散則較為緩慢，可能需要數(shù)周甚至更長時(shí)間才能達(dá)到一定的消散程度。在實(shí)際工程中，地下水位的變化還可能受到季節(jié)性因素、周邊河流或湖泊水位變化以及工程排水措施等多種因素的綜合影響。在雨季，由于降水增加，地下水位往往會(huì)上升；而在旱季，地下水位則可能下降。周邊河流或湖泊水位的變化也會(huì)通過滲流作用影響地下水位。工程排水措施的效果則直接決定了地下水位的調(diào)控能力。因此，在分析地下水位對(duì)土質(zhì)心墻孔隙水壓力的影響時(shí)，需要綜合考慮這些因素，以準(zhǔn)確掌握孔隙水壓力的變化規(guī)律，為土石壩的安全運(yùn)行提供可靠的保障。六、影響土質(zhì)心墻孔隙水壓力的因素分析6.1土體特性6.1.1土壤類型不同土壤類型因其自身物理性質(zhì)的差異，對(duì)土質(zhì)心墻孔隙水壓力有著顯著不同的影響機(jī)制。黏土作為一種細(xì)粒土，顆粒細(xì)小且比表面積大，顆粒間存在著較強(qiáng)的分子引力和靜電引力，使得黏土具有獨(dú)特的孔隙結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)性質(zhì)。黏土的孔隙細(xì)小且連通性較差，導(dǎo)致其滲透性極低，滲透系數(shù)通常在10^{-7}-10^{-9}cm/s之間。在這種情況下，當(dāng)黏土心墻受到外部荷載作用時(shí)，孔隙水難以在短時(shí)間內(nèi)排出，孔隙水壓力迅速升高。由于黏土的滲透性差，孔隙水壓力的消散過程極為緩慢，可能需要數(shù)年甚至數(shù)十年的時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。在一些黏土心墻土石壩工程中，施工期產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力在運(yùn)行多年后仍未完全消散，持續(xù)影響著壩體的穩(wěn)定性。砂土則屬于粗粒土，顆粒較大，孔隙尺寸相對(duì)較大，孔隙之間的連通性良好。砂土的滲透性較強(qiáng)，滲透系數(shù)一般在10^{-1}-10^{-3}cm/s之間。當(dāng)砂土心墻受到外部荷載作用時(shí)，孔隙水能夠迅速排出，孔隙水壓力增長相對(duì)較小。在荷載作用停止后，孔隙水壓力也能快速消散，使土體的有效應(yīng)力迅速恢復(fù)。在一些采用砂土填筑的心墻工程中，即使在施工期經(jīng)歷了快速加載，孔隙水壓力也能在短時(shí)間內(nèi)得到有效控制，壩體的穩(wěn)定性能夠得到較好的保障。壤土的性質(zhì)介于黏土和砂土之間，其顆粒大小適中，孔隙結(jié)構(gòu)和滲透性也處于兩者之間。壤土的滲透系數(shù)一般在10^{-4}-10^{-6}cm/s之間。因此，壤土心墻在受到外部荷載作用時(shí)，孔隙水壓力的增長和消散速度也介于黏土和砂土心墻之間。壤土心墻在工程應(yīng)用中，能夠在一定程度上兼顧防滲性能和孔隙水壓力的控制，具有較好的綜合性能。土壤類型對(duì)孔隙水壓力的影響還體現(xiàn)在其壓縮性和抗剪強(qiáng)度方面。黏土由于其顆粒間的特殊結(jié)構(gòu)和相互作用，具有較高的壓縮性和較低的抗剪強(qiáng)度。當(dāng)孔隙水壓力升高時(shí)，黏土的有效應(yīng)力降低，土體更容易發(fā)生壓縮變形和剪切破壞。砂土的壓縮性較低，抗剪強(qiáng)度較高，在孔隙水壓力變化時(shí)，土體的變形和破壞相對(duì)較小。壤土的壓縮性和抗剪強(qiáng)度則處于中間水平。在工程設(shè)計(jì)和分析中，需要充分考慮不同土壤類型的這些特性，合理選擇土料和設(shè)計(jì)心墻結(jié)構(gòu)，以確保土質(zhì)心墻的安全穩(wěn)定。6.1.2含水性土體含水性與孔隙水壓力之間存在著緊密且相互影響的關(guān)系，這種關(guān)系對(duì)土質(zhì)心墻的性能和穩(wěn)定性起著關(guān)鍵作用。土體的飽和度是衡量其含水性的重要指標(biāo)，它反映了土體孔隙中被水充滿的程度。當(dāng)土體飽和度較低時(shí)，孔隙中存在較多的空氣，此時(shí)土體處于非飽和狀態(tài)。在非飽和土體中，孔隙水壓力不僅與外部荷載有關(guān)，還與土體的吸力密切相關(guān)。吸力是指非飽和土體中孔隙水所具有的一種勢能，它使得孔隙水具有向土體內(nèi)部移動(dòng)的趨勢。隨著土體飽和度的增加，吸力逐漸減小，孔隙水壓力逐漸增大。當(dāng)土體飽和度達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，孔隙中全部被水充滿，吸力消失，孔隙水壓力主要受外部荷載和土體滲透性的影響。在降雨或庫水位上升等情況下，土體含水性會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致孔隙水壓力的顯著改變。當(dāng)降雨發(fā)生時(shí)，雨水迅速滲入土體，土體中的含水量增加，飽和度提高，孔隙水壓力隨之升高。在一次強(qiáng)降雨過程中，降雨量達(dá)到50mm，土質(zhì)心墻表面附近的土體飽和度從70%增加到90%，相應(yīng)的孔隙水壓力在短時(shí)間內(nèi)升高了10-15kPa。如果降雨持續(xù)時(shí)間較長，水分不斷入滲，孔隙水壓力會(huì)持續(xù)上升，可能對(duì)壩體的穩(wěn)定性造成威脅。庫水位上升也會(huì)使土質(zhì)心墻上游側(cè)的土體含水性增加，孔隙水壓力增大。庫水位上升速度越快，孔隙水壓力的增長速度也越快。在某土石壩庫水位快速上升期間，庫水位在24小時(shí)內(nèi)上升了3m，心墻上游側(cè)土體的飽和度明顯提高，孔隙水壓力在該時(shí)間段內(nèi)增加了15-20kPa。這種孔隙水壓力的快速增長可能導(dǎo)致心墻內(nèi)部產(chǎn)生較大的應(yīng)力差，增加心墻出現(xiàn)裂縫等破壞的風(fēng)險(xiǎn)。相反，在干旱或庫水位下降等情況下，土體含水性會(huì)降低，孔隙水壓力也會(huì)相應(yīng)減小。當(dāng)庫水位下降時(shí)，土體中的孔隙水逐漸排出，飽和度降低，孔隙水壓力減小。庫水位下降過程中，如果下降速度過快，土體內(nèi)部的孔隙水來不及排出，可能會(huì)導(dǎo)致土體內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓，形成局部的非飽和區(qū)域，影響土體的穩(wěn)定性。在某土石壩庫水位快速下降過程中，由于下降速度過快，心墻內(nèi)部部分區(qū)域出現(xiàn)了負(fù)壓現(xiàn)象，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)受到一定程度的破壞。因此，在工程運(yùn)行過程中，需要密切關(guān)注土體含水性的變化，合理控制庫水位的升降速度，以確保土質(zhì)心墻孔隙水壓力的穩(wěn)定，保障壩體的安全。6.1.3滲透性土體滲透性是影響土質(zhì)心墻孔隙水壓力消散和傳遞的關(guān)鍵因素，其對(duì)孔隙水壓力的影響機(jī)制復(fù)雜且多面。滲透性強(qiáng)的土體，孔隙較大且連通性良好，孔隙水在其中的流動(dòng)阻力較小，能夠迅速排出。在這種情況下，當(dāng)土質(zhì)心墻受到外部荷載作用產(chǎn)生孔隙水壓力時(shí)，孔隙水能夠快速消散，使得孔隙水壓力難以積聚升高。在一些采用砂礫石土填筑的心墻工程中，由于土體滲透性較強(qiáng)，在施工期即使經(jīng)歷了快速加載，孔隙水壓力也能在短時(shí)間內(nèi)得到有效控制，不會(huì)對(duì)壩體穩(wěn)定性造成顯著影響。相反，滲透性弱的土體，孔隙細(xì)小且連通性較差，孔隙水流動(dòng)困難，排出速度緩慢。當(dāng)這類土體構(gòu)成土質(zhì)心墻時(shí)，在受到外部荷載作用后，孔隙水壓力難以消散，容易積聚升高。如果孔隙水壓力長時(shí)間維持在較高水平，會(huì)導(dǎo)致土體有效應(yīng)力降低，抗剪強(qiáng)度減弱，增加壩體失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。在一些采用黏土填筑的心墻工程中，由于黏土滲透性差，施工期產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力可能在很長時(shí)間內(nèi)都無法完全消散，對(duì)壩體的長期穩(wěn)定性構(gòu)成威脅。土體滲透性還會(huì)影響孔隙水壓力在土體中的傳遞。在滲透性均勻的土體中，孔隙水壓力能夠較為均勻地傳遞，不會(huì)出現(xiàn)明顯的局部集中現(xiàn)象。而在滲透性不均勻的土體中，孔隙水壓力會(huì)在滲透性較弱的區(qū)域積聚，導(dǎo)致孔隙水壓力分布不均勻。在土石壩心墻與壩殼材料接觸部位，如果兩者的滲透性差異較大，就容易在接觸部位形成孔隙水壓力的突變，可能引發(fā)滲流破壞等問題。在實(shí)際工程中，為了控制土質(zhì)心墻孔隙水壓力，常常會(huì)采取一些措施來改善土體的滲透性。設(shè)置排水系統(tǒng)，如水平排水層、豎向排水井等，可以增加孔隙水的排出通道，加快孔隙水壓力的消散。在一些高土石壩工程中，在土質(zhì)心墻底部設(shè)置了水平排水層，有效地降低了心墻底部的孔隙水壓力，保障了壩體的穩(wěn)定。還可以通過對(duì)土料進(jìn)行改良，如添加外加劑、改變土料的級(jí)配等，來提高土體的滲透性。在某些工程中，通過在黏土中添加一定比例的砂土，改善了黏土的孔隙結(jié)構(gòu)，提高了其滲透性，從而更好地控制了孔隙水壓力。6.2施工因素6.2.1施工方式不同施工方式對(duì)土質(zhì)心墻孔隙水壓力有著顯著且獨(dú)特的影響，其中分層填筑和碾壓方式是兩個(gè)關(guān)鍵的施工工藝因素。在分層填筑過程中，填筑厚度是一個(gè)核心參數(shù)，它直接關(guān)系到孔隙水壓力的產(chǎn)生和發(fā)展。當(dāng)填筑厚度較大時(shí)，下層土體在短時(shí)間內(nèi)承受了較大的上覆土壓力。由于土體的滲透性有限，孔隙水無法及時(shí)排出，導(dǎo)致孔隙水壓力迅速升高。在某土石壩施工中，當(dāng)分層填筑厚度達(dá)到3m時(shí)，下層土體中的孔隙水壓力在填筑后的一周內(nèi)增加了20-30kPa，且在后續(xù)很長一段時(shí)間內(nèi)維持在較高水平，這對(duì)土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性產(chǎn)生了不利影響。相反，較小的填筑厚度使得上覆土壓力的增加相對(duì)緩慢，孔隙水有更多的時(shí)間排出，從而有效控制孔隙水壓力的增長。當(dāng)填筑厚度控制在1m左右時(shí)，孔隙水壓力的增長幅度明顯減小，在填筑后的一周內(nèi)僅增加了5-10kPa，且能夠較快地達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。這表明合理控制分層填筑厚度是控制孔隙水壓力的有效手段之一。碾壓方式對(duì)孔隙水壓力的影響同樣不容忽視。不同的碾壓方式會(huì)導(dǎo)致土體的密實(shí)度和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進(jìn)而影響孔隙水壓力。振動(dòng)碾壓由于其強(qiáng)烈的振動(dòng)作用，能夠使土體顆粒重新排列，更加密實(shí)。在振動(dòng)碾壓過程中，土體孔隙迅速減小，孔隙水壓力會(huì)在短時(shí)間內(nèi)急劇升高。在某工程采用振動(dòng)碾壓時(shí)，孔隙水壓力在碾壓后的數(shù)小時(shí)內(nèi)升高了15-20kPa。隨著時(shí)間的推移，由于土體的密實(shí)度增加，滲透性降低，孔隙水壓力的消散速度相對(duì)較慢。靜壓碾壓則通過靜壓力使土體壓實(shí)，對(duì)土體結(jié)構(gòu)的破壞相對(duì)較小，孔隙水壓力的增長相對(duì)較為平緩。在采用靜壓碾壓的區(qū)域，孔隙水壓力在碾壓后的增長幅度一般在5-10kPa之間，且消散速度相對(duì)較快。在實(shí)際工程中，還可以通過調(diào)整碾壓遍數(shù)來進(jìn)一步控制孔隙水壓力。增加碾壓遍數(shù)雖然能夠提高土體的密實(shí)度，但也可能導(dǎo)致孔隙水壓力的進(jìn)一步升高。因此，需要在保證土體壓實(shí)質(zhì)量的前提下，合理控制碾壓遍數(shù)，以平衡孔隙水壓力的變化。6.2.2施工進(jìn)度施工進(jìn)度對(duì)土質(zhì)心墻孔隙水壓力的發(fā)展和消散有著至關(guān)重要的影響，這種影響在施工期表現(xiàn)得尤為明顯。當(dāng)施工進(jìn)度較快時(shí)，壩體填筑速率相應(yīng)增大，這意味著土體在短時(shí)間內(nèi)承受了較大的荷載增量。由于孔隙水的排出需要一定的時(shí)間，在快速填筑過程中，孔隙水來不及充分排出，導(dǎo)致孔隙水壓力迅速上升。在某土石壩施工過程中，當(dāng)壩體填筑速率達(dá)到每天1.5m時(shí)，心墻內(nèi)的孔隙水壓力在一周內(nèi)增加了30-40kPa，遠(yuǎn)超過正常填筑速率下的增長幅度。這種快速增長的孔隙水壓力可能會(huì)導(dǎo)致土體有效應(yīng)力降低，抗剪強(qiáng)度減弱，增加壩體失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。施工進(jìn)度過快還可能導(dǎo)致孔隙水壓力在土體中分布不均勻。在填筑過程中，不同部位的土體受到的加載速率和時(shí)間不同，使得孔隙水壓力的增長和分布存在差異。在壩體邊緣和中心部位，由于填筑順序和加載方式的不同，孔隙水壓力可能會(huì)出現(xiàn)較大的差值。這種不均勻分布會(huì)在土體內(nèi)部產(chǎn)生附加應(yīng)力，進(jìn)一步影響壩體的穩(wěn)定性。相反，當(dāng)施工進(jìn)度較慢時(shí)，壩體填筑速率相對(duì)較小，土體有足夠的時(shí)間排水，孔隙水壓力的增長相對(duì)較為緩慢。在某土石壩施工中，當(dāng)填筑速率控制在每天0.5m時(shí)，心墻內(nèi)孔隙水壓力在一周內(nèi)僅增加了10-15kPa，且增長過程較為平穩(wěn)。施工進(jìn)度較慢還能使孔隙水有更多時(shí)間消散，有利于孔隙水壓力的穩(wěn)定。在填筑間歇期，孔隙水能夠逐漸排出，有效降低孔隙水壓力，提高土體的有效應(yīng)力和抗剪強(qiáng)度。施工進(jìn)度的變化還會(huì)對(duì)孔隙水壓力的消散時(shí)間產(chǎn)生影響。施工進(jìn)度快，孔隙水壓力增長迅速，其消散也需要更長的時(shí)間。施工進(jìn)度慢，孔隙水壓力增長緩慢，消散相對(duì)容易，所需時(shí)間較短。在工程實(shí)踐中，需要綜合考慮工程工期、成本以及壩體穩(wěn)定性等多方面因素，合理控制施工進(jìn)度，以確保土質(zhì)心墻孔隙水壓力在安全范圍內(nèi)變化，保障壩體的施工質(zhì)量和長期穩(wěn)定性。6.3外部環(huán)境因素6.3.1氣候條件氣候條件對(duì)土質(zhì)心墻孔隙水壓力有著顯著且多面的影響，其中干旱與濕潤氣候是兩種典型的氣候類型，它們通過不同的作用機(jī)制對(duì)孔隙水壓力產(chǎn)生影響。在干旱氣候條件下，降雨量稀少，蒸發(fā)量大，土質(zhì)心墻土體中的水分含量相對(duì)較低，飽和度處于較低水平。這種情況下，孔隙水壓力主要受到土體自身的初始狀態(tài)和外部荷載的影響。由于土體中孔隙水較少，孔隙水壓力相對(duì)較小。在一些干旱地區(qū)的土石壩工程中，土質(zhì)心墻在長期干旱氣候條件下，孔隙水壓力基本維持在一個(gè)較低的穩(wěn)定水平。然而，當(dāng)干旱地區(qū)遭遇極端降雨事件時(shí)，情況會(huì)發(fā)生顯著變化。由于土體長期處于干燥狀態(tài)，孔隙結(jié)構(gòu)相對(duì)疏松，滲透性較差。在短時(shí)間內(nèi)大量降雨的情況下，雨水難以迅速下滲和排出，導(dǎo)致孔隙水壓力在短時(shí)間內(nèi)急劇升高。在某干旱地區(qū)的土石壩工程中，一次極端降雨事件中，降雨量在24小時(shí)內(nèi)達(dá)到了100mm，心墻土體的孔隙水壓力在這24小時(shí)內(nèi)從5kPa迅速上升到30kPa，這種快速上升的孔隙水壓力可能會(huì)對(duì)壩體的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重威脅。在濕潤氣候條件下，降雨量充沛，蒸發(fā)量相對(duì)較小，土質(zhì)心墻土體中的水分含量較高，飽和度較大。持續(xù)的降雨使得土體不斷接受水分補(bǔ)給，孔隙水壓力容易維持在較高水平。在一些濕潤地區(qū)的土石壩工程中，在雨季期間，由于連續(xù)降雨，土質(zhì)心墻孔隙水壓力長時(shí)間保持在較高數(shù)值。濕潤氣候條件下的地下水位也相對(duì)較高，這進(jìn)一步增加了土質(zhì)心墻底部的孔隙水壓力。在某濕潤地區(qū)的土石壩工程中，地下水位較高，心墻底部的孔隙水壓力比干旱地區(qū)同類型壩體心墻底部孔隙水壓力高出20-30kPa。濕潤氣候下的強(qiáng)降雨事件對(duì)孔隙水壓力的影響更為顯著。強(qiáng)降雨會(huì)在短時(shí)間內(nèi)為土體提供大量的水分，導(dǎo)致孔隙水壓力迅速升高。在一次強(qiáng)降雨過程中，降雨量在12小時(shí)內(nèi)達(dá)到了80mm，心墻內(nèi)距離表面5m處的孔隙水壓力在這12小時(shí)內(nèi)從15kPa迅速上升到35kPa。強(qiáng)降雨還可能引發(fā)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，進(jìn)一步影響壩體的穩(wěn)定性。在一些山區(qū)的土石壩工程中，由于強(qiáng)降雨引發(fā)周邊山體滑坡，滑坡體對(duì)壩體產(chǎn)生額外的荷載，導(dǎo)致土質(zhì)心墻孔隙水壓力異常升高。6.3.2周邊水體周邊水體，如河流、湖泊等，與土質(zhì)心墻之間存在著密切的水力聯(lián)系，對(duì)孔隙水壓力的影響不容忽視。當(dāng)土石壩靠近河流或湖泊時(shí)，河流或湖泊的水位變化會(huì)直接影響土質(zhì)心墻的孔隙水壓力。在河流或湖泊水位上升期間，水體對(duì)土質(zhì)心墻產(chǎn)生側(cè)向壓力，使得心墻內(nèi)的孔隙水壓力增大。在某土石壩工程中，由于河流上游來水量增加，河流水位在一周內(nèi)上升了3m，導(dǎo)致土質(zhì)心墻靠近河流一側(cè)的孔隙水壓力在這一周內(nèi)增加了15-20kPa。河流或湖泊水位的快速變化，特別是水位驟升和驟降，會(huì)對(duì)孔隙水壓力產(chǎn)生更為復(fù)雜的影響。當(dāng)水位驟升時(shí)，孔隙水來不及排出，心墻內(nèi)的孔隙水壓力迅速升高，且在土體內(nèi)部形成較大的孔隙水壓力梯度。這種孔隙水壓力梯度可能會(huì)導(dǎo)致土體發(fā)生滲透變形，如管涌、流土等。在某土石壩工程中，由于湖泊水位在短時(shí)間內(nèi)快速上升，導(dǎo)致心墻內(nèi)部部分區(qū)域出現(xiàn)管涌現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅壩體的安全。相反，當(dāng)水位驟降時(shí)，心墻內(nèi)的孔隙水壓力不能及時(shí)消散，使得心墻內(nèi)部孔隙水壓力相對(duì)較高，同樣會(huì)形成較大的孔隙水壓力梯度。這種孔隙水壓力梯度可能會(huì)引起土體的反向滲透，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)破壞。在某土石壩工程中，河流水位驟降后，心墻內(nèi)部出現(xiàn)了土體裂縫，這是由于孔隙水壓力梯度導(dǎo)致土體內(nèi)部應(yīng)力集中，超過了土體的抗拉強(qiáng)度。周邊水體的滲透作用也會(huì)對(duì)土質(zhì)心墻孔隙水壓力產(chǎn)生影響。如果河流或湖泊與土質(zhì)心墻之間存在良好的水力聯(lián)系，水體可能會(huì)通過滲透作用進(jìn)入心墻土體，增加土體的含水量，從而導(dǎo)致孔隙水壓力升高。在一些工程中，由于心墻與周邊水體之間的防滲措施不完善，導(dǎo)致水體滲透進(jìn)入心墻，使得心墻孔隙水壓力長期處于較高水平，影響壩體的穩(wěn)定性。七、土質(zhì)心墻孔隙水壓力的監(jiān)測與調(diào)控7.1監(jiān)測方法與儀器在土質(zhì)心墻孔隙水壓力監(jiān)測領(lǐng)域，振弦式傳感器憑借其高精度、高穩(wěn)定性以及良好的耐久性，成為應(yīng)用最為廣泛的監(jiān)測儀器之一。振弦式傳感器的工作原理基于振弦的振動(dòng)特性。其內(nèi)部核心部件為一根緊繃的金屬弦，當(dāng)外界孔隙水壓力作用于傳感器探頭時(shí)，會(huì)導(dǎo)致金屬弦的張力發(fā)生改變。根據(jù)物理學(xué)原理，弦的振動(dòng)頻率與其張力的平方根成正比，因此通過精確測量金屬弦的振動(dòng)頻率，就能夠間接推算出作用在傳感器上的孔隙水壓力值。在某大型土石壩工程中，為了實(shí)時(shí)監(jiān)測土質(zhì)心墻孔隙水壓力的變化情況，在不同部位和深度共布置了30個(gè)振弦式滲壓計(jì)。這些滲壓計(jì)被精心安裝在預(yù)先鉆孔的位置，確保與周圍土體緊密接觸，以準(zhǔn)確感知孔隙水壓力的變化。通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，每隔15分鐘自動(dòng)采集一次滲壓計(jì)的振動(dòng)頻率數(shù)據(jù)，并將其傳輸至中央監(jiān)控室。在該工程運(yùn)行的5年時(shí)間里，振弦式滲壓計(jì)穩(wěn)定可靠地工作，為工程技術(shù)人員提供了大量詳實(shí)的孔隙水壓力數(shù)據(jù)。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析，技術(shù)人員能夠及時(shí)掌握心墻孔隙水壓力的分布和變化規(guī)律，為壩體的安全運(yùn)行提供了有力的保障。水壓計(jì)也是一種常用的孔隙水壓力監(jiān)測儀器，它通過測量與孔隙水相連通的液柱高度來確定孔隙水壓力。水壓計(jì)主要由測壓管、連接管和壓力計(jì)組成。在使用時(shí)，將測壓管埋入土體中，使其與孔隙水相連通，孔隙水壓力通過連接管傳遞到壓力計(jì)上，從而測量出孔隙水壓力值。水壓計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，但其精度相對(duì)較低，且受環(huán)境溫度和濕度的影響較大。在一些對(duì)精度要求不是特別高的小型土石壩工程中，水壓計(jì)得到了一定的應(yīng)用。在某小型土石壩工程中，由于工程規(guī)模較小，預(yù)算有限，采用了水壓計(jì)進(jìn)行孔隙水壓力監(jiān)測。在土質(zhì)心墻的關(guān)鍵部位布置了5個(gè)水壓計(jì)，通過定期人工測量液柱高度的方式獲取孔隙水壓力數(shù)據(jù)。雖然水壓計(jì)的精度無法與振弦式傳感器相比，但在該工程中，能夠大致了解孔隙水壓力的變化趨勢，為工程的日常維護(hù)和管理提供了一定的參考依據(jù)。除了振弦式傳感器和水壓計(jì)外，還有電阻應(yīng)變式孔隙水壓力傳感器、光纖光柵式孔隙水壓力傳感器等多種類型的監(jiān)測儀器。電阻應(yīng)變式孔隙水壓力傳感器利用電阻應(yīng)變片的應(yīng)變與所受壓力之間的關(guān)系來測量孔隙水壓力，具有響應(yīng)速度快、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，但容易受到電磁干擾。光纖光柵式孔隙水壓力傳感器則基于光纖光柵的波長變化與所受壓力之間的關(guān)系進(jìn)行測量，具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、可分布式測量等優(yōu)勢，但成本相對(duì)較高。不同類型的監(jiān)測儀器各有優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際工程應(yīng)用中，需要根據(jù)工程的具體需求、預(yù)算以及現(xiàn)場條件等因素，綜合選擇合適的監(jiān)測方法和儀器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)土質(zhì)心墻孔隙水壓力的準(zhǔn)確、可靠監(jiān)測。7.2監(jiān)測方案設(shè)計(jì)以某大型土石壩工程為例，該工程壩高150m，壩頂長度500m，采用土質(zhì)心墻防滲結(jié)構(gòu)。在孔隙水壓力監(jiān)測點(diǎn)布置方面，遵循全面性、代表性和針對(duì)性的原則。在土質(zhì)心墻的不同高程處設(shè)置監(jiān)測斷面，共布置了5個(gè)監(jiān)測斷面，分別位于心墻頂部、上部、中部、下部和底部。每個(gè)監(jiān)測斷面在水平方向上布置3-5個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，以全面反映心墻在水平方向上孔隙水壓力的分布情況。在靠近上游側(cè)和下游側(cè)的位置，以及心墻與壩殼的接觸部位，加密布置監(jiān)測點(diǎn)，因?yàn)檫@些部位的孔隙水壓力變化較為復(fù)雜，對(duì)壩體的穩(wěn)定性影響較大。在監(jiān)測頻率確定方面，根據(jù)工程的不同階段和孔隙水壓力的變化情況進(jìn)行合理調(diào)整。在施工期，由于壩體填筑過程中孔隙水壓力變化較為頻繁，監(jiān)測頻率較高。每當(dāng)填筑升高1-2m，就進(jìn)行一次孔隙水壓力監(jiān)測，同時(shí)詳細(xì)記錄監(jiān)測斷面的填筑高度。在某一施工階段，壩體填筑高度從50m升高到60m，在此期間，按照監(jiān)測頻率要求，對(duì)各監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行了多次監(jiān)測，及時(shí)掌握了孔隙水壓力的變化情況。在運(yùn)行期，根據(jù)庫水位的變化情況和季節(jié)特點(diǎn)調(diào)整監(jiān)測頻率。在庫水位相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)期，每周監(jiān)測一次孔隙水壓力。當(dāng)庫水位發(fā)生明顯變化，如上升或下降幅度超過1m時(shí)，加密監(jiān)測頻率，每天監(jiān)測一次。在雨季等特殊時(shí)期，由于降雨可能導(dǎo)致孔隙水壓力發(fā)生較大變化，也適當(dāng)增加監(jiān)測頻率。在某一年的雨季，降雨量較大，對(duì)孔隙水壓力監(jiān)測頻率進(jìn)行了調(diào)整，每3天監(jiān)測一次，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)孔隙水壓力的異常變化。通過這樣的監(jiān)測方案設(shè)計(jì)，能夠全面、準(zhǔn)確地獲取土質(zhì)心墻孔隙水壓力的變化數(shù)據(jù)，為壩體的安全運(yùn)行提供有力的監(jiān)測支持。7.3數(shù)據(jù)處理與分析在獲取土質(zhì)心墻孔隙水壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)后，首要任務(wù)是對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的整理。由于監(jiān)測數(shù)據(jù)通常是海量且雜亂無章的，因此需按照時(shí)間順序、監(jiān)測點(diǎn)位置等要素進(jìn)行系統(tǒng)分類，以構(gòu)建清晰有序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，便于后續(xù)分析。在某土石壩工程中，將多年來的孔隙水壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)按年度、月份以及每日的具體時(shí)間進(jìn)行排序，同時(shí)依據(jù)不同監(jiān)測斷面和監(jiān)測點(diǎn)的編號(hào)進(jìn)行分類存儲(chǔ)。對(duì)于因儀器故障、數(shù)據(jù)傳輸異常等原因?qū)е碌娜笔е祷虍惓Ｖ?，需進(jìn)行科學(xué)合理的處理。若數(shù)據(jù)缺失量較少，可采用線性插值法，根據(jù)相鄰時(shí)間點(diǎn)或相鄰監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性推算，填補(bǔ)缺失值。若異常值是由明顯的儀器故障或外部干擾引起的，則將其剔除，并結(jié)合周邊數(shù)據(jù)和工程實(shí)際情況進(jìn)行合理修正。為深入挖掘孔隙水壓力的變化規(guī)律，采用多種統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)整理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。計(jì)算孔隙水壓力的均值、最大值、最小值、標(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計(jì)量，能夠直觀地了解其在不同時(shí)間段和不同位置的總體水平和離散程度。在某土石壩工程運(yùn)行的特定年份，通過計(jì)算得到土質(zhì)心墻孔隙水壓力的均值為25kPa，最大值達(dá)到40kPa，最小值為10kPa，標(biāo)準(zhǔn)差為5kPa。這表明該年份心墻孔隙水壓力在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，且離散程度相對(duì)較小。通過繪制孔隙水壓力隨時(shí)間和空間變化的曲線和圖表，能夠更直觀地展現(xiàn)其變化趨勢和分布特征。繪制孔隙水壓力隨時(shí)間變化的折線圖，可以清晰地看到施工期孔隙水壓力的快速上升和運(yùn)行期的周期性波動(dòng)。繪制孔隙水壓力在不同高程和水平位置的分布柱狀圖，能夠直觀地呈現(xiàn)其在豎向和水平方向上的分布差異。相關(guān)性分析也是數(shù)據(jù)處理與分析的重要環(huán)節(jié)，通過該方法可探究孔隙水壓力與其他因素之間的內(nèi)在聯(lián)系。在某土石壩工程中，通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，孔隙水壓力與庫水位之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.85。這表明庫水位的變化對(duì)孔隙水壓力有著重要影響，庫水位上升時(shí)，孔隙水壓力也隨之升高?？紫端畨毫εc降雨量之間也存在一定的相關(guān)性，在雨季，隨著降雨量的增加，孔隙水壓力會(huì)相應(yīng)升高。通過建立孔隙水壓力與影響因素之間的數(shù)學(xué)模型，如線性回歸模型、多元回歸模型等，能夠更準(zhǔn)確地描述它們之間的定量關(guān)系，為孔隙水壓力的預(yù)測和壩體穩(wěn)定性分析提供有力支持。7.4孔隙水壓力的調(diào)控措施排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)是調(diào)控土質(zhì)心墻孔隙水壓力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在土石壩工程中，合理設(shè)置排水系統(tǒng)能夠有效降低孔隙水壓力，保障壩體的穩(wěn)定。在某土石壩工程中，在土質(zhì)心墻底部設(shè)置了水平排水層，采用級(jí)配良好的砂礫石材料填筑，其滲透系數(shù)達(dá)到10^{-2}cm/s，遠(yuǎn)大于心墻土料的滲透系數(shù)。通過水平排水層，孔隙水能夠迅速排出，有效降低了心墻底部的孔隙水壓力。在該工程運(yùn)行過程中，監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，設(shè)置水平排水層后，心墻底部孔隙水壓力較未設(shè)置前降低了30-40%，壩體的穩(wěn)定性得到了顯著提高。豎向排水井也是常用的排水措施之一。在某高土石壩工程中，在土質(zhì)心墻內(nèi)部每隔一定距離設(shè)置了豎向排水井，排水井采用帶孔的PVC管，周圍填充反濾料。豎向排水井能夠加速孔隙水的豎向排出，縮短排水路徑，提高排水效率。在施工期，豎向排水井的設(shè)置使得心墻內(nèi)孔隙水壓力的消散速度明顯加快，有效避免了孔隙水壓力的過度積聚。在運(yùn)行期，豎向排水井也能及時(shí)排出因庫水位變化等原因產(chǎn)生的多余孔隙水，保障心墻的安全穩(wěn)定。施工控制同樣是調(diào)控孔隙水壓力的重要手段。合理控制填筑速率是關(guān)鍵措施之一。在某土石壩施工過程中，初期由于填筑速率過快，每天填筑高度達(dá)到1.5m，導(dǎo)致心墻內(nèi)孔隙水壓力急劇上升，部分區(qū)域出現(xiàn)了超靜孔隙水壓力，對(duì)壩體穩(wěn)定性造成了嚴(yán)重威脅。后來通過調(diào)整施工計(jì)劃，將填筑速率降低至每天0.5m，孔隙水有足夠的時(shí)間排出，孔隙水壓力得到了有效控制。在后續(xù)施工中，孔隙水壓力增長平穩(wěn)，壩體施工質(zhì)量和穩(wěn)定性得到了保障。優(yōu)化碾壓方式也能對(duì)孔隙水壓力產(chǎn)生積極影響。在某土石壩工程中，對(duì)比了振動(dòng)碾壓和靜壓碾壓兩種方式對(duì)孔隙水壓力的影響。振動(dòng)碾壓雖然能夠提高土體密實(shí)度，但會(huì)導(dǎo)致孔隙水壓力短時(shí)間內(nèi)急劇升高，且消散緩慢。靜壓碾壓對(duì)土體結(jié)構(gòu)破壞較小，孔隙水壓力增長相對(duì)平緩，且消散速度較快。因此，在該工程中，根據(jù)不同部位和施工階段的要求，合理選擇碾壓方式，在保證土體壓實(shí)質(zhì)量的前提下，有效控制了孔隙水壓力的變化。通過設(shè)置排水系統(tǒng)和加強(qiáng)施工控制等措施，能夠?qū)ν临|(zhì)心墻孔隙水壓力進(jìn)行有效調(diào)控，保障土石壩工程的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)工程的具體情況，綜合運(yùn)用多種調(diào)控措施，制定科學(xué)合理的孔隙水壓力調(diào)控方案。八、案例分析8.1工程概況某土石壩工程位于[具體地理位置]，是一座以防洪、灌溉、供水等綜合利用為目的的大型水利樞紐工程。該工程壩高120m，壩頂長度800m，壩頂寬度10m，采用土質(zhì)心墻防滲結(jié)構(gòu)，心墻兩側(cè)為壩殼，壩殼材料主要為當(dāng)?shù)亻_采的砂礫石。工程所在區(qū)域的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，壩基主要由第四系沖積層和基巖組成。第四系沖積層厚度在10-20m之間，主要由砂卵礫石組成，透水性較強(qiáng)?；鶐r為花崗巖，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，存在一定的滲漏隱患。在工程建設(shè)前，對(duì)壩址區(qū)進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)勘察工作，通過鉆探、物探等手段，查明了壩基和壩肩的地質(zhì)條件，為工程設(shè)計(jì)和施工提供了重要依據(jù)。該地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均降水量為1500mm，降水主要集中在每年的5-9月，約占全年降水量的70%。年平均氣溫為20℃，最高氣溫可達(dá)40℃，最低氣溫為-5℃。水庫正常蓄水位為100m，死水位為80m，設(shè)計(jì)洪水位為105m，校核洪水位為108m。在水庫運(yùn)行過程中，庫水位會(huì)根據(jù)防洪、灌溉和供水等需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，庫水位的變化對(duì)土質(zhì)心墻孔隙水壓力產(chǎn)生重要影響。8.2孔隙水壓力監(jiān)測結(jié)果分析在該土石壩工程中，自施工期開始便對(duì)土質(zhì)心墻孔隙水壓力展開了全面監(jiān)測。在施工初期，隨著壩體填筑工作的逐步推進(jìn)，孔隙水壓力呈現(xiàn)出快速上升的趨勢。在填筑高度達(dá)到30m時(shí)，心墻內(nèi)部孔隙水壓力在一個(gè)月內(nèi)從5kPa迅速升高至15kPa。這主要是由于填筑過程中土體受到壓實(shí)作用，孔隙體積減小，孔隙水壓力迅速升高。在施工中期，壩體填筑速率加快，每天填筑高度達(dá)到1m，此時(shí)孔隙水壓力的增長更為顯著，在半個(gè)月內(nèi)又增加了10kPa。隨著施工的進(jìn)行，部分區(qū)域出現(xiàn)了超靜孔隙水壓力，對(duì)壩體穩(wěn)定性產(chǎn)生了潛在威脅。進(jìn)入運(yùn)行期后，孔隙水壓力的變化與庫水位的波動(dòng)密切相關(guān)。當(dāng)庫水位上升時(shí)，心墻上游側(cè)的孔隙水壓力迅速增大。在某一時(shí)期，庫水位在一周內(nèi)上升了5m，心墻上游側(cè)孔隙水壓力在這一周內(nèi)從20kPa增加到35kPa。隨著庫水位的穩(wěn)定，孔隙水壓力也逐漸趨于穩(wěn)定。當(dāng)庫水位下降時(shí)，孔隙水壓力相應(yīng)減小。在庫水位下降3m后，心墻上游側(cè)孔隙水壓力在三天內(nèi)從30kPa降低到20kPa。運(yùn)行期的季節(jié)性降雨也會(huì)對(duì)孔隙水壓力產(chǎn)生一定影響。在雨季，降雨量增加，雨水入滲導(dǎo)致孔隙水壓力有所升高。在某一年的雨季，降雨量比常年增加了20%，心墻內(nèi)部孔隙水壓力在雨季期間平均升高了5-8kPa。在旱季，隨著水分的蒸發(fā)和排出，孔隙水壓力逐漸降低。從豎向分布來看，孔隙水壓力隨著深度的增加而增大。在心墻頂部，孔隙水壓力相對(duì)較低，一般在10-15kPa之間。隨著深度的增加，上覆土壓力逐漸增大，孔隙水壓力也隨之升高。在心墻底部，孔隙水壓力達(dá)到最大值，一般在40-50kPa之間。通過對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的線性回歸分析，得到孔隙水壓力與上覆土壓力之間的線性回歸方程為u=0.95\sigma_{z}+2，其中u為孔隙水壓力，\sigma_{z}為上覆土壓力，這表明孔隙水壓力的增長與上覆土壓力的增長幾乎呈同步趨勢。在水平方向上，從上游至下游，孔隙水壓力呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢。上游側(cè)由于直接承受庫水壓力，孔隙水壓力相對(duì)較高，一般在30-40kPa之間。隨著向心墻下游側(cè)延伸，庫水壓力的影響逐漸減弱，孔隙水壓力也隨之逐漸減小，下游側(cè)孔隙水壓力一般在10-20kPa之間。心墻與壩殼的接觸部位，孔隙水壓力的分布存在一定的突變，這是由于兩者材料的滲透性差異較大導(dǎo)致的。通過對(duì)該土石壩工程土質(zhì)心墻孔隙水壓力監(jiān)測結(jié)果的分析，驗(yàn)證了前面章節(jié)中關(guān)于孔隙水壓力分布和變化規(guī)律的理論分析。施工期孔隙水壓力的快速上升、運(yùn)行期與庫水位和降雨