基于滲流與應(yīng)力耦合的防滲墻與壩體相互作用研究.pdf

1、在國內(nèi)大規(guī)模實(shí)施的土石壩除險加固工程建設(shè)中,封閉式壩體混凝土防滲墻得到了大量應(yīng)用。由于土體固結(jié)影響及所承受的荷載形式不同,封閉式壩體防滲墻的承載性狀及其與壩體的相互作用規(guī)律,與一般土石圍堰中的堰體防滲墻或深厚覆蓋層中的壩基防滲墻均有明顯區(qū)別。目前針對土石壩加固工程中增建封閉式壩體防滲墻的情況,關(guān)于墻體應(yīng)力變形及其對壩坡穩(wěn)定影響的研究很少。此外,關(guān)于防滲墻與壩體相互作用的研究方法方面,很少有考慮滲流與應(yīng)力耦合作用的研究。然而土石壩中存在典

2、型的流固耦合作用,考慮滲流與應(yīng)力耦合是防滲墻與土石壩相互作用研究方法進(jìn)一步發(fā)展的必然要求。
　　針對上述問題,本文以土石壩加固工程中增建的封閉式壩體防滲墻為研究對象,通過全面分析土石壩加固工程中增建混凝土防滲墻的實(shí)際工程條件,建立了同時考慮墻-土接觸、滲流與應(yīng)力耦合共同作用的耦合數(shù)值模型。在系統(tǒng)研究防滲墻與壩體相互作用機(jī)理的基礎(chǔ)上,探討混凝土防滲墻在不同工程條件下的承載性狀、適用性及其對壩坡穩(wěn)定的影響。本文研究成果對于土石壩加固工

3、程中合理、安全、經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行應(yīng)用混凝土防滲墻具有重要意義,主要研究成果和結(jié)論如下。
　　首次針對土石壩加固工程中增建封閉式壩體防滲墻的情況,提出了防滲墻與壩體相互作用的耦合數(shù)值模擬方法,實(shí)現(xiàn)了同時考慮墻-土接觸、滲流與應(yīng)力耦合共同作用的模擬,并通過典型算例對數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。通過對比分析是否考慮滲流與應(yīng)力耦合作用對防滲墻應(yīng)力、壩體應(yīng)力場和滲流場的影響,說明簡單忽略滲流與應(yīng)力耦合作用會導(dǎo)致墻體應(yīng)力計(jì)算結(jié)果明顯偏小。
　　基

4、于滲流與應(yīng)力耦合計(jì)算,系統(tǒng)研究了混凝土防滲墻與壩體相互作用機(jī)理與規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析了封閉式壩體混凝土防滲墻在不同工程條件下的承載性狀及其適用性。正常蓄水工況下,封閉式壩體防滲墻主要承受墻體前后水頭差引起的水平荷載作用。剛性混凝土墻以拉應(yīng)力作用為主,且最大拉應(yīng)力較大,而塑性混凝土墻則整體處于受壓狀態(tài)。不同壩體填筑材料、壩基透水性能及基巖強(qiáng)度等因素對剛性混凝土墻的應(yīng)力影響明顯,而對塑性混凝土墻的應(yīng)力影響則相對較小。
　　通過