引河閘工程防滲墻強度損失與滲透系數特性變化分析

李曉紅

（河北省大清河河務管理處，河北 保定 071051）

1 概述

混凝土防滲墻技術已被逐步運用在引河閘工程中，其混凝土防滲墻強度損失、滲透系數變化直接影響著工程安全運行[1~2]。但實踐中發現混凝土防滲墻出機口取樣與實體取樣抗壓強度、滲透系數均存在較大的差異[3]。若對混凝土防滲墻強度損失、滲透系數特性變化間關系認知不深，則可能導致防滲墻混凝土拌和物的配制比不合理，對工程整體質量及施工效率的控制亦存在諸多隱患[4]。因此，基于該引河閘工程出機口取樣與實體取樣數據，借助Python語言編制了相應的程序，構建了該引河閘工程防滲墻強度損失與滲透系數變化特性的數理統計模型。依托河北省境內某引河閘工程，開展了該引河閘工程混凝土防滲墻的強度損失與滲透系數變化規律的研究，這對提升引河閘工程中整體質量以及施工效率具有重要意義[5]。

2 計算理論及計算方法

2.1 計算理論

由于影響引河閘工程中混凝土防滲墻墻抗壓強度、滲透系數的因素眾多，如：溫度、振搗、荷載等。因此，需先將數據先進行分組，再運用二項式線性回歸方法對采樣數據進行建模處理，挖掘它們之間的關系。

二項式線性回歸問題的數理統計模型：

式中：e為隨機誤差；b為回歸參數，b0為常數項，bj為偏回歸系數（j=1,2），當其他自變量保持不變時，自變量x每改變1個單位所造成的y的變化量yi。

用變化量 yi來估計 b0，b1，b2，得到估值，則引河閘工程防滲墻強度損失與滲透系數變化特征的二項式線性回歸模型為：

2.2 計算方法

借助Python語言編寫程序與數據處理分析。繪制了數據柱狀圖、散點圖，編寫了方差分析、擬合測定函數等計算代碼，建立了引河閘工程防滲墻強度損失與滲透系數變化特征的二項式線性回歸模型，以綜合分析混凝土防滲墻在出機口取樣與實體取樣混凝土的抗壓強度與滲透系數變化規律。

3 強度損失與滲透系數特性變化結果分析

引河閘工程防滲墻混凝土設計抗壓強度分別為C15、C10，設計抗滲均為K≤1×10-6cm/s。

3.1 防滲墻抗壓強度損失特性分析

引河閘平剖面圖示意圖見圖1，根據引河閘工程的實際情況，對出機口、實體數據取樣20組，繪制了出機口取樣與實體取樣樣本強度的對比圖，C10、C15標號混凝土防滲墻取樣數據抗壓強度分布分別見圖2、圖3。根據數據系列運用Python語言對混凝土防滲墻取樣數據進行分析。

圖1 引河閘平剖面圖示意圖

圖2 不同取樣部位C10混凝土防滲墻取樣數據抗壓強度分布

圖3 不同取樣部位C15混凝土防滲墻取樣數據抗壓強度分布

圖2 、圖3可以看出：不同標號混凝土防滲墻出機口取樣抗壓強度與實體取樣抗壓強度變化規律大致相同，實體取樣試塊抗壓強度均低于出機口取樣強度。

表1 不同標號混凝土防滲墻取樣數據抗壓強度統計結果

表1可以看出：C10混凝土出機口取樣試塊強度比實體取樣試塊強度均值大7.11 MPa，強度平均損失了29.8%；C15混凝土出機口取樣試塊強度比實體取樣試塊強度均值大10.42 MPa，強度平均損失了32.44%。

圖4 不同取樣部位C10混凝土強度回歸

圖5 不同取樣部位C15混凝土強度回歸

結果表明：C10混凝土防滲墻出機口、實體取樣抗壓強度擬合關系式分別為yC10=-80.61317+7.48061x-0.14161x2，yC15=-169.2 609+1 0.67832x-0.1 4651x2，二者相關系數RC102=0.81598,RC152=0.96784，根據擬合優度定義，回歸線擬合程度較好，圖4、圖5中亦可以看出數據分布較為集中，表明出機口取樣試塊強度比實體取樣試塊抗壓強度線性相關。

3.2 防滲墻滲透系數變化特性分析

對出機口、實體數據取樣20組，繪制了出機口取樣與實體取樣樣本滲透系數的對比圖，C10、C15標號混凝土防滲墻取樣數據滲透系數分布分別見圖6、圖7。根據數據系列運用Python語言對混凝土防滲墻取樣數據進行分析。

圖6 不同取樣部位C10混凝土防滲墻取樣數據滲透系數分布

圖7 不同取樣部位C15混凝土防滲墻取樣數據滲透系數分布

圖6 、圖7可以看出：不同標號混凝土防滲墻出機口取樣滲透系數與實體取樣滲透系數變化趨勢呈正相關關系，實體取樣試塊滲透系數均高于出機口取樣滲透系數。

表2 不同標號混凝土防滲墻取樣數據滲透系數統計結果單位：10-7cm/s

表2可以看出：C10混凝土出機口取樣試塊滲透系數比實體取樣試塊滲透系數均值小5.63×10-7cm/s，滲透系數平均增加了164%；C15混凝土出機口取樣試塊滲透系數比實體取樣試塊滲透系數均值小6.28×10-7cm/s，滲透系數平均增加了165%。

圖8 不同取樣部位C10混凝土滲透系數回歸

圖9 不同取樣部位C15混凝土滲透系數回歸

計算結果表明：C10混凝土防滲墻出機口、實體取樣滲透系數擬合關系式分別為 yC10=6.41697+0.69954x+0.02044x2，yC15=-0.77654+4.694x-0.48168x2，二者相關系數，根據擬合優度定義，回歸線擬合程度較好，圖8、圖9中亦可以看出數據分布較為集中，表明出機口取樣試塊滲透系數比實體取樣試塊滲透系數線性相關。

4 結論

（1）不同取樣部位C10、C15混凝土防滲墻抗壓強度變化均線性相關。C10、C15混凝土實體取樣的強度比出機口取樣強度減小了29.8%和32.44%。運用python語言對不同取樣部位C10、C15混凝土防滲墻抗壓強度數據建模可知：C10、C15混凝土防滲墻出機口與實體取樣抗壓強度相關系數分別為0.81598、0.96784，回歸線擬合程度較好。

（2）不同取樣部位C10、C15混凝土防滲墻滲透系數變化均線性相關。C10、C15混凝土實體取樣的滲透系數比出機口取樣滲透系數增加了164%和165%。運用Python語言對不同取樣部位C10、C15混凝土防滲墻滲透系數數據建模可知：C10、C15混凝土防滲墻出機口與實體取樣滲透系數相關系數分別為0.88426、0.83911，回歸線擬合程度較好。混凝土防滲墻的抗滲性變小可能是由于該引河閘工程混凝土防滲墻在施工時采用不振搗的拔管施工方法，使得實體取樣的密實度相對于出機口取樣的密實度小。