充填砂和抛填砂渗透特性试验研究

张林华

近20多年来，各地围海造陆和新建扩建港口规模在不断加大，海上筑堤新技术、新结构得到广泛的应用和发展。自2001年起，天津塘沽新港在防波堤外侧进行大规模围海造陆工程，海挡工程直接承受海浪、风暴潮作用，且多建于淤泥质海涂上，断面面积较大，施工难度大。面对上述困难，提出了由土工模袋充填砂料构筑堤心的模袋砂堤筑堤技术。该结构具有如下优点：适宜在软基上构筑，施工快，效率高；模袋材料透水不漏砂，适合水力灌砂；模袋砂整体性较好；靠船舶、机械施工，集挖、装、运、卸过程于一体。

本文以天津南港东堤海挡工程为背景，为适应软基上筑堤特点，堤身采设计用大型水力充填砂袋填筑。大型充砂袋堤心适用于地基承载力较低的中、高滩部位，且易于排水固结。充砂袋厚约0.5 m，采用梯形断面型式。每筑一层，缩进0.75～1.2 m，其间设置袋装碎石平整坡面。由于堤身水力冲砂袋筑堤和地基抛填砂在施工上难以按统一的施工质量标准进行控制，导致堤身和堤基抛填砂的充填物和密实度存在不均一性，这就使得堤身和堤基抛填砂的渗透系数分布是非均质性和不均匀的，其不同部位的抗渗能力也有所不同。

本文为了解决南港东堤的渗透稳定、渗透量等渗流方面问题，开展了一系列的渗流实验来确定堤身和堤基土样渗透系数与应力状态等影响因素之间的关系。

1 试验概况

1.1 实验原理

根据达西定律，通过试样的流量大小Q与上下游水头差（h1-h2）成正比，与过水断面面积A和试样高度L呈反比，即：