基于渗流与应力场耦合下混凝土防渗墙对黏土心墙砂砾石坝体影响研究

目前,在土石坝除险加固工程中,塑性混凝土防渗墙得到了大量应用。借助有限差分软件FLAC3D,分析了防渗墙在渗流场和坝体应力场耦合作用下,防渗墙对土石坝在不同工况下的位移、应力、坝坡稳定影响。结果表明:(1)塑性混凝土墙能够很好地适应原黏土心墙砂砾石坝体的变形,优于刚性墙。(2)土石坝坝体内新增的塑性混凝土防渗墙对坝体位移影响极小,对坝体扰动较小。渗流与应力耦合和非耦合场对坝体位移影响差别较小,在静水压力作用下,黏土心墙砂砾石坝上游坝坡最大位移分布于水位线附近。(3)耦合场与非耦合场对坝体应力影响差别较小,坝体内部应力集中分布在上游黏土心墙坡脚处。防渗墙最大位移出现在墙高1/3~2/3处,与坝坡位移最大点分布高程接近。     

基于渗流与应力耦合的防渗墙与坝体相互作用的数值模拟

封闭式坝体防渗墙在土石坝除险加固工程中得到广泛应用.然而,目前针对土石坝加固工程中增建的封闭式坝体防渗墙的研究相对较少,特别是关于墙-坝体相互作用的研究中很少考虑渗流与应力的耦合作用.为探讨土石坝加固工程中墙-坝体相互作用的数值模拟方法及作用机理,在分析实际工程条件的基础上,利用ABAQUS有限元软件建立渗流与应力耦合数值模型,实现了同时考虑墙-土接触、渗流-应力耦合共同作用的模拟.分析结果表明,所采用的耦合数值模型能较好模拟防渗墙与坝体的相互作用;土石坝加固工程中的封闭式坝体防渗墙墙体的应力主要由水平荷载引起,简单忽略渗流与应力的耦合作用会导致墙体应力的计算结果偏于不安全.     

土石坝坝体混凝土防渗墙应力变形分析

以浙江省某粘土心墙坝除险加固工程防渗墙加固方案优化设计为背景,采用二维非线性对防渗墙的应力变形特性进行分析。研究土石坝坝体混凝土防渗墙在不同弹性模量、墙厚和坝高工况下的墙体应力变形特性。墙体应力受弹性模量及坝高的影响显著,受墙厚的影响微小;水平位移受坝高的影响显著,受弹性模量和墙厚的影响很小。坝体防渗墙设计时,应重视墙体混凝土弹性模量的选择。对一般20 m级的低坝可采用普通混凝土材料,对于40～60 m级中坝,应控制弹性模量不超过5000 MPa。     

基于渗流体力下某土石坝防渗墙加固效果分析

为解决某土石坝坝体内混凝土防渗墙连续性较差问题,提出了两种防渗加固方案,综合考虑工程安全性、加固彻底性、防渗质量可靠性等多方面因素,采用了新建混凝土防渗墙方案2;考虑渗流体力因素模拟计算推荐方案加固后新建混凝土防渗墙的土石坝应力、变形分析。结果表明,两种工况条件下,加固后混凝土新、旧防渗墙的压、拉应力值均在混凝土强度允许范围内,病险除控效果较好。     

库水位骤降下混凝土防渗墙对心墙土石坝渗流稳定的影响

采用混凝土防渗墙对心墙土石坝进行加固,考虑坝体土料的非饱和特性,对加固前后土石坝在库水位骤降情况下的渗流稳定特性进行有限元计算分析,结论如下:当水位骤降时,加固前的坝体中孔隙水来不及排出,浸润线呈"上凸"状,坝顶向上游发生较大变形,上游坝坡形成贯通塑性区,坝坡抗滑安全系数较小.设置混凝土防渗墙后,心墙内的浸润线降低,坝顶位移和沉降变小,塑性贯通区消失,坝坡安全系数增加.计算表明,混凝土防渗墙与坝基相连,在坝体内部形成"纵向增强体",坝体整体刚度增强,抗渗性增强,坝体的变形得到有效限制,坝体的稳定性明显提高.     

土石坝刚塑性防渗墙组合方案研究

基于相关理论研究,结合英守水库土石坝实际工程概况,对防渗墙及坝体进行应力变形模拟,运用ADINA软件,建立三维网格模型,对比分析刚性防渗墙方案及刚塑性组合防渗墙方案在适应变形方面的能力。通过对兴利水位以及施工期最大水位等四种条件下两种防渗墙方案坝体在运行期以及施工期两种工况条件下的应力、应变分析,确定刚塑性组合的防渗墙方案,为今后水利工程的实施提供参考。     

堆石坝心墙内增设加固防渗墙的结构特性研究

某高心墙堆石坝的心墙发生渗漏后,设计人员考虑在心墙内沿坝轴线方向增设一道塑性混凝土防渗墙进行防渗加固。对加固后的坝体及防渗墙进行了三维有限元计算,分析实际加固施工和蓄水过程中坝体及防渗墙的应力应变特性以及墙体与相邻土料的变形协调情况。计算结果表明,水位变化使防渗墙产生顺河向水平挠度,是引起坝体及防渗墙变形的主要原因,但对坝体的应力影响不大;坝轴线中部的防渗墙是薄弱环节,设计时应加强其抗弯性能;防渗墙与相邻心墙土料的相对位移值在允许范围内。     

深覆盖层上壤土心墙土石混合坝三维有限元应力变形分析

在深覆盖层上修建高土石坝,当采用两道混凝土防渗墙时,防渗墙与坝体、坝基的联合作用会使得防渗墙和心墙的应力和变形变得更为复杂。采用稳定渗流有限元分析,确定作用在心墙和防渗墙上的水荷载,建立坝体和坝基的三维有限元模型,采用非线性邓肯-张模型,计算了施工期和运行期坝体应力和变形,分析了深厚覆盖层上采用两道防渗墙的坝体和防渗墙的应力变形特性,评价坝体和混凝土防渗墙的稳定和安全,并提出该类防渗墙的施工建议。     

用于土石坝防渗加固的防渗墙材料试验研究

该文结合福建省病险土石坝防渗加固技术研究。应用地方原材料进行了防渗墙混凝土配合比及性能试验研究。研究认为,粘土混凝土、塑性混凝土具有早期低强和较低弹性模量等良好的力学特性和较小的渗透系数,方便防渗墙接头孔施工和适应坝体变形,同时节约水泥,降低造价。     

浅谈刚塑性混凝土组合式防渗墙在窄口水库除险加固工程中的应用

灵宝市窄口水库坝体黏土心墙裂缝、坝基断层破碎带发育和渗漏量的不断加大迫使水库不能正常运行。经反复论证,坝体采用刚性混凝土与塑性混凝土组合式防渗墙进行截渗加固。从施工后的坝体安全监测数据结果来看,刚塑性组合混凝土防渗墙很好地适应了坝体变形,满足了设计防渗要求。本文介绍了施工方案的选定以及具体的防渗墙施工过程。