高土石围堰复合土工膜与防渗墙联接型式研究

复合土工膜与防渗墙联合作为围堰防渗体系,其联接部位处容易产生破裂而存在安全隐患,接头部位是该防渗体系的薄弱环节。因而,需开展土工膜与防渗墙联接型式的研究,避免复合土工膜因防渗墙与堰体的变形差异而产生破坏,确保围堰整个防渗体系的安全。以西部某水电站高土石围堰为例,采用有限元分析方法,重点研究了防渗墙与堰体联接部位土工膜的受力及变形规律,以及深厚覆盖层上高土石围堰的整体应力变形规律。结果表明:当土工膜与防渗墙之间采用不同联接型式时,对堰体和防渗墙的应力变形影响较小,但对防渗墙与堰体间位移差异和土工膜应变有显著影响。如土工膜采用平直铺设,则沉降错动会使得接头部分土工膜产生较大的拉应变。随着土工膜平铺段位置的抬高,接头处的土工膜应变大幅减小,受力较为有利。由此可知,将土工膜竖直抬高一定距离后再进行平直铺设是合理的,最终应结合室内拉拔试验成果,确定上覆土层的临界厚度。     

溪洛渡水电站高土工膜心墙土石围堰设计

溪洛渡水电站下游围堰堰高52 m,采用复合土工膜心墙防渗型式,土工膜设计挡水水头约27.5 m,为国内外较大规模的高土工膜心墙土石围堰。阐述了工程极水文气象,地质条件,重点介绍了围堰设计的结构形型式,基础防渗处理及稳定分析。     

复合土工膜与防渗墙连接的大型剪切试验研究

围堰工程中常用复合土工膜连接防渗墙作为防渗体系,其连接部位的土工膜常会出现结构性破坏而造成集中渗漏现象。依据高土石围堰防渗体系中复合土工膜的受力特点,利用自主研制的低摩阻叠环式双向静动剪切试验机,考虑土工膜无伸缩节、普通竖向伸缩节和U型槽伸缩节3种连接型式,构建复合土工膜与防渗墙接头的结构模型,开展复合土工膜与防渗墙连接的大型剪切试验,研究不同连接型式下复合土工膜的受力变形机理。结果表明:①无伸缩节、普通竖向伸缩节和U型槽伸缩节3种连接型式下,复合土工膜的应变均随着剪切位移的增大逐渐增大,随着距防渗墙距离的增大逐渐减小;②3种连接型式下模型土体的应力-应变关系变化趋势基本一致,峰值应力变化不大;③无伸缩节连接时,靠近防渗墙位置土工膜的峰值应变为4×10^-3,普通竖向伸缩节连接时,相同位置处土工膜的峰值应变为3.5×10^-3,设置U型槽伸缩节后峰值应变为6.51×10^-4,与前2种连接型式相比,U型槽伸缩节较大程度地降低了土工膜的峰值应变,可以有效解决复合土工膜在防渗墙接头处的应变集中问题。研究成果可为高土石围堰工程防渗体系的设计和施工提供依据。     

复合土工膜土石坝的设计和计算

本文对较缓坝坡和较陡坝坡铺设复合土工膜防渗的结构布置型式建议了不同的方案。对复合土工膜水平铺盖的结构布置型式以及设置排气排水的逆止阀作了建议。指出了几种不正确的结构布置型式。提出了确定复合土工膜厚度的解析法和数值计算法。对铺设在坝坡上的复合土工膜及胶粘在坝坡上的复合土工膜的抗滑稳定计算方法作了论述。     

土工膜防渗层稳定性的离心模型试验研究和极限分析

本文用土工离心模型试验方法对均质坝上游土工膜防渗层的稳定性状作了较为系统的研究，探讨了土工膜类型、上游坡比和压实粘土层的厚度三种因素对这类土工膜防渗体稳定性的影响规律。在此基础上用极限平衡法推导了土工膜防渗层安全系数计算公式，用它求得的安全系数真实反映了土工膜防渗层模型的安全性。离心模型试验结果和建立的稳定分析公式为用压实土层代替碎石垫层铺设土工膜防渗层提供了先例和设计计算方法，可大大节省工程费用。     

砂体围堰在北溪水闸枢纽除险加固中的应用

福建省九龙江北溪水闸枢纽除险加固采用砂体围堰施工方案。该工程砂体围堰采用抛填砂成堰、复合土工膜铺盖斜墙防渗的围堰结构型式。基坑实际抽水量略大于估算渗水量,说明堰体防渗满足设计要求,砂体围堰是成功的。工程实践表明,砂体围堰在取土石困难而河道中存在大量砂源的地区有可能成为一项技术可行、经济合理的施工方案。     

三峡深水高土石围堰数值分析与离心模型研究

 介绍了应用数值分析和离心模型试验方法对三峡深水高土石围堰进行应力变形研究的成果。通过对各设计阶段的不同断面型式的研究论证, 推荐了低双排塑性防渗墙方案。     

复合土工膜在长河坝水电站围堰防渗中的应用

复合土工膜具有良好的防渗效果,适应变形能力强,施工简便,拆除容易等特点。长期使用,虽然存在易老化的问题,但围堰作为水电工程的临时性建筑物,可基本不受其影响,故此,复合土工膜可较好的应用于围堰工程中。长河坝水电站围堰采用复合土工膜作为堰体防渗材料,自2010年10月截流后至大坝开始挡水止,围堰已安全运行近5a时间,经历了汛期最大洪水流量4300m3/s的考验。围堰采用复合土工膜作为防渗材料的设计是非常成功的。     

锦屏一级水电站上游围堰稳定性安全评价方法

锦屏一级水电站上游围堰采用复合土工膜斜墙加塑性混凝土防渗墙防渗。通过土石坝专用分析软件SEDNA,对上游围堰典型断面进行应力变形平面有限元数值分析,研究堰体和防渗墙的应力、应变特性,以及土工膜的位移和应变,结果表明,堰体和防渗墙的强度、变形及土工膜的伸长率均符合设计要求,整个围堰处于稳定安全状态。     

土工膜防渗层稳定性的离心模型试验研究和极限分的

本文用土工离心模型试验方法对均质坝上游土工膜防渗层稳定性状作了较为系统的研究，探讨了土工膜类型，上游坡比和压实粘土层的厚度三种因素对这类土工膜防渗体稳定性的影响规律，在此基础上用极限平衡法推导了土工膜防渗安全系数计算公式，用它求得的安全系数真实反映了土工膜防渗层模型的安全性，离心膜试验结果和建立的稳定分析公式为用压实土层代替碎石垫层铺设土工膜防渗层提供了先例和设计计算方法，可大大节省了工程费用。     

复合土工膜在高土石坝中的应用及施工质量控制

复合土工膜在我国水利水电工程中的应用目前主要还集中于渠道、低土石坝、施工围堰、病险水库渗漏治理等领域,在高土石坝中应用较少。结合复合土工膜在泸定水电站高土石坝中的应用,从复合土工膜焊接工艺、铺设施工及质量控制和焊缝质量检测等几个方面,分析总结了复合土工膜在高土石坝中的质量控制要点,提出了土工布缝合、土工膜焊接、复合土工膜与灌浆廊道混凝土墙体连接的具体施工工艺及检测方法。本研究成果可为今后复合土工膜在类似工程中的应用及质量控制提供借鉴和参考。     

高土石围堰复合土工膜防渗三维有限元分析

如何在三维有限元计算中反映复合土工膜的力学特性是亟待解决的技术难题。总结了现有的土工膜数值模拟方法,在三维有限元计算中采用薄膜单元来模拟土工膜,建立了某高65 m的高土石围堰土工膜防渗三维有限元模型,土工膜与上、下游坝料接触部位均设置接触。为模拟施工填筑与蓄水全过程,分别计算了土工膜边界柔性约束与刚性约束2种工况。结果表明:薄膜单元较好地反映了土工膜柔性抗拉材料的力学特性,能适应三维有限元数值模拟中常用的分步填筑施工模拟法,且后处理中能直接展示土工膜的位移、应力云图,具有方便高效的特点;土工膜边界柔性约束位移分布均与刚性约束相同,只是最大主应力及拉应力分布区域略小于刚性约束,计算结果符合土石坝工程的一般规律。     

CFG桩复合地基加筋褥垫层作用机理数值分析

针对福建平潭万北路市政道路工程土工格栅加筋褥垫层是否能够改善CFG桩复合地基在路堤荷载作用下的沉降及桩土应力分配的问题 ,提出了基于有限差分软件FLAC3D的CFG桩复合地基的数值模拟.应用FLAC3D软件进行CFG桩单桩竖向抗压静载试验模拟 ,并将数值模拟所得的 Q- s曲线与现场试验所得进行了对比 ,对路堤荷载下有无土工格栅对褥垫层加筋处理两种工况下的复合地基进行了桩身应力及沉降的分析.结果表明 ,数值模拟与现场试验所得的单桩竖向抗压静载试验 Q- s曲线吻合较好 ,证明了该模型具有一定的合理性 ;土工格栅加筋褥垫层通过增大桩身受力来改善地基沉降 ,但改善效果不明显 ,主要起提高安全储备的作用.     

不同坝高对复合土工膜防渗斜墙应力变形的影响

根据复合土工膜防渗体应用于土石坝时的防渗特点,结合工程实例,采用三维有限元方法对坝体和复合土工膜进行了数值模拟,分析了不同坝高条件下对土工膜防渗斜墙应力变形的影响。结果表明:与低土石坝应用复合土工膜防渗的情况相比,随着坝高的增大,复合土工膜不仅在坝顶锚固区处的应力应变较大,而且两岸锚固处的应力应变也随着坝高的增大而增大,在两岸坡脚锚固端处应力应变达到最大,对实际工程的设计具有一定的积极意义。     

离心泵内部两相流模拟及其叶轮的流固耦合分析

应用N-S方法和标准k-ε湍流模型,采用SIMPLE法,对离心泵内部三维固液两相流进行了模拟计算。得到不同固相(颗粒)浓度下的离心泵内部压力分布和内部颗粒浓度分布情况,并且基于流固耦合原理对离心泵叶轮进行结构分析,采用多物理场协同仿真平台ANASYS Workbench,通过单向流固耦合技术实现离心泵叶轮结构的仿真计算,获得了离心泵叶轮在同一工况、不同固相浓度下的等效应力及变形情况。计算结果表明,蜗壳中压力和固相体积浓度分布规律都是从进口处随蜗壳半径增大而增大,并且在隔舌处出现浓度分布不均匀的现象。各种计算条件下,叶轮的等效应力和总变形情况变化趋势基本上相同,叶轮的应力分布都不均并且存在局部应力集中,固相体积浓度越大离心泵叶片的变形也越严重。     

高陡加筋边坡离心模型数值模拟

针对某山区削坡填沟加筋高陡边坡开展的三组离心模型试验,建立基于离心模型试验尺寸的数值模型,模拟离心试验加载运行过程,研究不同填料强度下边坡的变形和破坏模式,以及筋材应力-应变分布规律,并与离心试验成果进行对比分析,进而开展筋材分布的拓展研究。研究结果表明:坡体下部填料强度不足时,在上覆荷载作用下,坡体下部发生侧向挤出,引起上部坡体底层筋材进入屈服阶段,上部加筋体内部坡脚至H/3(H为上、下级边坡高度)处形成潜在滑动面;加筋边坡筋材内力在平台处发生突变,数值分析结果表明随着坡高的增加,筋材最大轴力下移;适当增加下部坡体筋材长度可提高边坡整体稳定性,通过对各级边坡H/3范围的筋材进行加密,筋材应力分布整体得到优化,数值分析结果可为优化加筋边坡设计提供重要的理论依据。     

修建在深厚覆盖层上的土石围堰防渗体系设计

猴子岩水电站土石围堰建于深约80 m的深厚覆盖层上,承担着施工期间深基坑内大坝填筑的防渗任务,是整个工程成败的关键。通过地勘资料分析、数值计算成果及多方案论证,最终确定围堰河床部位的防渗采用塑性混凝土防渗墙,岸坡部位采用混凝土趾板＋固结、帷幕灌浆,堰体采用复合土工膜防渗,两岸山体通过灌浆平洞进行帷幕灌浆的防渗体系设计方案。     

复合土工膜在向家坝围堰工程中的应用

介绍向家坝工程中重要的临时建筑物一期和二期土石围堰工程的特点、围堰的平面布置、断面形式、结构及防渗体系的设计、施工与运行情况。应用结果表明,复合土工膜防渗性能和力学性能十分优越,适应性强,在向家坝围堰工程防渗中取得了良好的效果。