2024年6月13日发(作者：己颖初)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.X
(22)申请日 2012.08.28
(71)申请人 中国水电顾问集团中南勘测设计研究院
地址 410014 湖南省长沙市雨花区香樟路9号
(72)发明人 张永涛 冯树荣 潘江洋 邹阳生
(74)专利代理机构 长沙正奇专利事务所有限责任公司
代理人 卢宏
(51)
E02D27/40
E02D33/00
E02B8/04
(10)申请公布号 CN 102776894 A
(43)申请公布日 2012.11.14
权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
一种坝基扬压力调控装置
(57)摘要
本发明公开了一种坝基扬压力调控
装置，包括设置在坝基的扬压力监测装置
和坝基排水廊道（2），坝基排水廊道
（2）的侧壁底部设有至少一条排水沟
（5），坝基排水廊道（2）底部设有多个
排水孔（4），排水孔（4）孔口处设有孔
口装置（6），孔口装置（6）与排水孔
（4）孔口密封固定连接；在孔口装置
（6）上设有可控阀门（3）。该装置可对
坝基扬压力和坝基渗透稳定进行人为地控
制，既保证坝基扬压力也不超标，满足大
坝稳定应力要求，又能控制坝基排水孔渗
漏量，以降低坝基软弱夹层渗透破坏的风
险。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种坝基扬压力调控装置，包括设置在坝基的扬压力监测装置和坝基排水廊道
（2），所述扬压力监测装置为埋设在坝基建基面的扬压力渗压计和/或设置在坝基
排水廊道（2）的扬压力测压管；所述坝基排水廊道（2）的侧壁底部设有至少一条
排水沟（5），坝基排水廊道（2）底部设有多个排水孔（4），排水孔（4）孔口处
设有孔口装置（6），孔口装置（6）与排水孔（4）孔口密封固定连接；其特征是，
在孔口装置（6）上设有可控阀门（3）。
2.根据权利要求1所述坝基扬压力调控装置，其特征是，所述可控阀门（3）为自
动控制阀门，所述自动控制阀门通过电缆与操控设备连接。
3.根据权利要求1所述坝基扬压力调控装置，其特征是，所述排水孔（4）之间的
间距为2m-3m。
说 明 书
技术领域
本发明涉及一种坝基扬压力调控装置，适用于水利水电行业需要人为控制坝基渗透
压力和扬压力的混凝土坝。
背景技术
混凝土坝坝基渗控体系一般由防渗体系和排水体系组成，其主要目的是减小坝基岩
体的浮托力、渗透压力和渗透坡降，降低渗漏量。防渗体系常采用水平防渗、垂直
防渗。水平防渗一般采用铺盖，铺盖材料包括粘土、土工织物、混凝土等；垂直防
渗一般有水泥灌浆帷幕，混凝土防渗墙、混凝土截水墙等。排水体系分为水平排水
体系、垂直排水体系等。
一般情况下，常规混凝土坝均采用防渗和排水相结合的体系，坝基排水孔一般处于
自由出流状态。排水孔孔口自由溢出的渗水，顺着大坝廊道内排水沟，自流出坝外，
或集中引入集水井后用水泵抽排出坝外。从理论上讲，排水孔管口与大坝建基面的
高差，就是该部位坝基的扬压力。考虑到坝基排水孔一般布置于坝基廊道内，而坝
基廊道的数量是有限的，另外排水孔也不是连续分布的，间隔3m左右，故理论分
析，排水孔部位会形成一个漏斗状的降水曲线，而其余部位的坝基扬压力则会稍微
高一些。
综合考虑地基渗流的复杂性、排水孔布置的孔排距，并参照长期的设计经验和实测
资料，规范规定了不同帷幕和排水设计的扬压力设计图形和相应的折减系数。即按
照规范规定的帷幕和排水孔的布置进行坝基渗控设计，就可以按照规范假定的设计
扬压力图形进行相应的大坝稳定应力计算分析。实践证明，按规范规定的帷幕和排
水孔的布置进行坝基渗控设计，实际的扬压力不会超过设计值，并有一定的富裕，
按此扬压力设计的大坝，是能够保证安全的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：在下覆软弱夹层比较多的混凝土坝坝基，当坝基排水
孔渗漏量过大，坝基软弱夹层渗透稳定问题比较突出时，怎样才能对坝基渗透稳定
进行人为地控制的问题，既保证坝基扬压力也不超标，满足大坝稳定应力要求，又
能控制坝基排水孔渗漏量，以降低坝基软弱夹层渗透破坏的风险。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种坝基扬压力调控装置，包括设置在坝基内的扬压力监测装置和坝基排水廊道，
所述扬压力监测装置为埋设在坝基建基面的扬压力渗压计和/或设置在坝基排水廊
道的扬压力测压管；所述坝基排水廊道的侧壁底部设有至少一条排水沟，坝基排水
廊道底部设有多个排水孔，排水孔孔口处设有孔口装置，孔口装置与排水孔孔口密
封固定连接；在孔口装置上设有可控阀门。
所述可控阀门优选自动控制阀门，所述自动控制阀门通过电缆与操控设备连接。
（也可以是手动控制阀门）
所述排水孔之间的间距优选为2m-3m。
下面对本发明做进一步的解释和说明：
每个排水孔的孔口装置将水导向排水沟排除。
本发明将所有坝基排水孔均设置阀门，然后通过调节阀门开度的大小，来控制坝基
排水孔的渗漏量，继而人为调节坝基软弱夹层的水力梯度在容许范围之内，人为调
节坝基扬压力在许可范围之内。也就是说，通过人为调节排水孔阀门开度，达到坝
基渗透破坏、渗漏量、坝基扬压力之间的平衡。
与常规混凝土坝坝基排水孔对比，本发明将坝基所有排水孔均设置了阀门，可以通
过人为控制阀门的开度，加大或减小坝基排水孔的渗漏水量，从而控制坝基岩体的
水力梯度不超过容许值；另外，坝基排水孔的渗漏水量通过调节阀门开度改变后，
坝基扬压力同样也有所变化，可以通过埋设在建基面的坝基扬压力监测仪器测量坝
基扬压力的大小，进行计算分析大坝的稳定应力。并按照计算分析成果，对坝基排
水孔的阀门开度进行进一步的调整，可以人工手动调整，也可以自动调整。通过上
述各个步骤的循环，调试出不同部位排水孔阀门的最佳开度，最终达到坝基抗滑稳
定、应力应变、渗透稳定三者的综合平衡，为保证大坝的安全运行打下基础。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
通过本发明的坝基扬压力调控装置，可以对坝基渗透稳定进行人为地控制，既保证
坝基扬压力也不超标，满足大坝稳定应力要求，又能控制坝基排水孔渗漏量，以降
低坝基软弱夹层渗透破坏的风险。
附图说明
图1 是本发明的一种坝基扬压力调控装置的结构示意图，其中，1——排水廊道侧
壁，2——排水廊道，3——可控阀门，4——排水孔，5——排水沟，6——孔口装
置，7——砂浆封堵。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种坝基扬压力调控装置，包括设置在坝基内的扬压力监测装置和坝基排水廊道
（2），所述扬压力监测装置为埋设在坝基建基面的扬压力渗压计和/或为设置在坝
基排水廊道（2）的扬压力测压管；所述坝基排水廊道（2）的侧壁底部设有至少一
条排水沟（5），坝基排水廊道（2）底部设有多个排水孔（4），排水孔（4）孔口
处设有孔口装置（6），孔口装置（6）与排水孔（4）孔口密封固定连接；在孔口
装置（6）上设有可控阀门（3）。所述排水孔（4）之间的间距为2m-3m。
实施例2
本发明的坝基扬压力控制结构已用于金沙江向家坝水电站，该电站大坝坝高162m，
坝基软弱夹层发育。大坝基础开挖完成后，坝基深部仍保留有厚5m左右的挤压破
碎带和近60m厚的挠曲核部破碎带。挤压破碎带、挠曲核部破碎带及软弱夹层抗
渗透破坏能力低，坝基渗透稳定问题比较突出。
使用本发明实施例1的坝基扬压力调控装置后，通过调节阀门的开度，控制坝基排
水孔的出水量，进而控制坝基的水力梯度，保证坝基不良地质体的渗透稳定。并通
过对坝基扬压力的监测，获得坝基实际扬压力，再通过计算分析，复核大坝稳定应
力。通过上述各个步骤的循环，调试出不同部位排水孔阀门的最佳开度，最终达到
坝基抗滑稳定、应力应变、渗透稳定的综合平衡。
2024年6月13日发(作者：己颖初)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.X
(22)申请日 2012.08.28
(71)申请人 中国水电顾问集团中南勘测设计研究院
地址 410014 湖南省长沙市雨花区香樟路9号
(72)发明人 张永涛 冯树荣 潘江洋 邹阳生
(74)专利代理机构 长沙正奇专利事务所有限责任公司
代理人 卢宏
(51)
E02D27/40
E02D33/00
E02B8/04
(10)申请公布号 CN 102776894 A
(43)申请公布日 2012.11.14
权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
一种坝基扬压力调控装置
(57)摘要
本发明公开了一种坝基扬压力调控
装置，包括设置在坝基的扬压力监测装置
和坝基排水廊道（2），坝基排水廊道
（2）的侧壁底部设有至少一条排水沟
（5），坝基排水廊道（2）底部设有多个
排水孔（4），排水孔（4）孔口处设有孔
口装置（6），孔口装置（6）与排水孔
（4）孔口密封固定连接；在孔口装置
（6）上设有可控阀门（3）。该装置可对
坝基扬压力和坝基渗透稳定进行人为地控
制，既保证坝基扬压力也不超标，满足大
坝稳定应力要求，又能控制坝基排水孔渗
漏量，以降低坝基软弱夹层渗透破坏的风
险。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种坝基扬压力调控装置，包括设置在坝基的扬压力监测装置和坝基排水廊道
（2），所述扬压力监测装置为埋设在坝基建基面的扬压力渗压计和/或设置在坝基
排水廊道（2）的扬压力测压管；所述坝基排水廊道（2）的侧壁底部设有至少一条
排水沟（5），坝基排水廊道（2）底部设有多个排水孔（4），排水孔（4）孔口处
设有孔口装置（6），孔口装置（6）与排水孔（4）孔口密封固定连接；其特征是，
在孔口装置（6）上设有可控阀门（3）。
2.根据权利要求1所述坝基扬压力调控装置，其特征是，所述可控阀门（3）为自
动控制阀门，所述自动控制阀门通过电缆与操控设备连接。
3.根据权利要求1所述坝基扬压力调控装置，其特征是，所述排水孔（4）之间的
间距为2m-3m。
说 明 书
技术领域
本发明涉及一种坝基扬压力调控装置，适用于水利水电行业需要人为控制坝基渗透
压力和扬压力的混凝土坝。
背景技术
混凝土坝坝基渗控体系一般由防渗体系和排水体系组成，其主要目的是减小坝基岩
体的浮托力、渗透压力和渗透坡降，降低渗漏量。防渗体系常采用水平防渗、垂直
防渗。水平防渗一般采用铺盖，铺盖材料包括粘土、土工织物、混凝土等；垂直防
渗一般有水泥灌浆帷幕，混凝土防渗墙、混凝土截水墙等。排水体系分为水平排水
体系、垂直排水体系等。
一般情况下，常规混凝土坝均采用防渗和排水相结合的体系，坝基排水孔一般处于
自由出流状态。排水孔孔口自由溢出的渗水，顺着大坝廊道内排水沟，自流出坝外，
或集中引入集水井后用水泵抽排出坝外。从理论上讲，排水孔管口与大坝建基面的
高差，就是该部位坝基的扬压力。考虑到坝基排水孔一般布置于坝基廊道内，而坝
基廊道的数量是有限的，另外排水孔也不是连续分布的，间隔3m左右，故理论分
析，排水孔部位会形成一个漏斗状的降水曲线，而其余部位的坝基扬压力则会稍微
高一些。
综合考虑地基渗流的复杂性、排水孔布置的孔排距，并参照长期的设计经验和实测
资料，规范规定了不同帷幕和排水设计的扬压力设计图形和相应的折减系数。即按
照规范规定的帷幕和排水孔的布置进行坝基渗控设计，就可以按照规范假定的设计
扬压力图形进行相应的大坝稳定应力计算分析。实践证明，按规范规定的帷幕和排
水孔的布置进行坝基渗控设计，实际的扬压力不会超过设计值，并有一定的富裕，
按此扬压力设计的大坝，是能够保证安全的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：在下覆软弱夹层比较多的混凝土坝坝基，当坝基排水
孔渗漏量过大，坝基软弱夹层渗透稳定问题比较突出时，怎样才能对坝基渗透稳定
进行人为地控制的问题，既保证坝基扬压力也不超标，满足大坝稳定应力要求，又
能控制坝基排水孔渗漏量，以降低坝基软弱夹层渗透破坏的风险。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种坝基扬压力调控装置，包括设置在坝基内的扬压力监测装置和坝基排水廊道，
所述扬压力监测装置为埋设在坝基建基面的扬压力渗压计和/或设置在坝基排水廊
道的扬压力测压管；所述坝基排水廊道的侧壁底部设有至少一条排水沟，坝基排水
廊道底部设有多个排水孔，排水孔孔口处设有孔口装置，孔口装置与排水孔孔口密
封固定连接；在孔口装置上设有可控阀门。
所述可控阀门优选自动控制阀门，所述自动控制阀门通过电缆与操控设备连接。
（也可以是手动控制阀门）
所述排水孔之间的间距优选为2m-3m。
下面对本发明做进一步的解释和说明：
每个排水孔的孔口装置将水导向排水沟排除。
本发明将所有坝基排水孔均设置阀门，然后通过调节阀门开度的大小，来控制坝基
排水孔的渗漏量，继而人为调节坝基软弱夹层的水力梯度在容许范围之内，人为调
节坝基扬压力在许可范围之内。也就是说，通过人为调节排水孔阀门开度，达到坝
基渗透破坏、渗漏量、坝基扬压力之间的平衡。
与常规混凝土坝坝基排水孔对比，本发明将坝基所有排水孔均设置了阀门，可以通
过人为控制阀门的开度，加大或减小坝基排水孔的渗漏水量，从而控制坝基岩体的
水力梯度不超过容许值；另外，坝基排水孔的渗漏水量通过调节阀门开度改变后，
坝基扬压力同样也有所变化，可以通过埋设在建基面的坝基扬压力监测仪器测量坝
基扬压力的大小，进行计算分析大坝的稳定应力。并按照计算分析成果，对坝基排
水孔的阀门开度进行进一步的调整，可以人工手动调整，也可以自动调整。通过上
述各个步骤的循环，调试出不同部位排水孔阀门的最佳开度，最终达到坝基抗滑稳
定、应力应变、渗透稳定三者的综合平衡，为保证大坝的安全运行打下基础。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
通过本发明的坝基扬压力调控装置，可以对坝基渗透稳定进行人为地控制，既保证
坝基扬压力也不超标，满足大坝稳定应力要求，又能控制坝基排水孔渗漏量，以降
低坝基软弱夹层渗透破坏的风险。
附图说明
图1 是本发明的一种坝基扬压力调控装置的结构示意图，其中，1——排水廊道侧
壁，2——排水廊道，3——可控阀门，4——排水孔，5——排水沟，6——孔口装
置，7——砂浆封堵。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种坝基扬压力调控装置，包括设置在坝基内的扬压力监测装置和坝基排水廊道
（2），所述扬压力监测装置为埋设在坝基建基面的扬压力渗压计和/或为设置在坝
基排水廊道（2）的扬压力测压管；所述坝基排水廊道（2）的侧壁底部设有至少一
条排水沟（5），坝基排水廊道（2）底部设有多个排水孔（4），排水孔（4）孔口
处设有孔口装置（6），孔口装置（6）与排水孔（4）孔口密封固定连接；在孔口
装置（6）上设有可控阀门（3）。所述排水孔（4）之间的间距为2m-3m。
实施例2
本发明的坝基扬压力控制结构已用于金沙江向家坝水电站，该电站大坝坝高162m，
坝基软弱夹层发育。大坝基础开挖完成后，坝基深部仍保留有厚5m左右的挤压破
碎带和近60m厚的挠曲核部破碎带。挤压破碎带、挠曲核部破碎带及软弱夹层抗
渗透破坏能力低，坝基渗透稳定问题比较突出。
使用本发明实施例1的坝基扬压力调控装置后，通过调节阀门的开度，控制坝基排
水孔的出水量，进而控制坝基的水力梯度，保证坝基不良地质体的渗透稳定。并通
过对坝基扬压力的监测，获得坝基实际扬压力，再通过计算分析，复核大坝稳定应
力。通过上述各个步骤的循环，调试出不同部位排水孔阀门的最佳开度，最终达到
坝基抗滑稳定、应力应变、渗透稳定的综合平衡。