对土坝防渗墙有限元分析时墙体单元划分排数对墙体的影响

在对土坝防渗墙进行有限元计算分析时,墙体单元的划分形式和排数对墙体的应力和应变都会有不同程度的影响。因此,如何合理地确定墙体单元的划分关系到整个工程计算的科学性和正确性。以黄壁庄水库副坝防渗加固所建混凝土防渗墙为例,采用自编的土石坝有限元计算程序,对其典型剖面进行了非线性有限元计算,研究不同的划分形式对墙体位移和应力的影响,以及对坝体安全和稳定的影响,并为类似工程提供参考。     

结构型式及接触面参数对防渗墙应力变形的影响分析

以伊朗的塔里干粘土心墙堆石坝为例，通过三维非线性有限元计算不同影响因素下其防渗心墙的应力变形，具体考察了该防渗墙的11种结构型式(方案)及墙-土的Goodman接触面模型中4个参数Rf、K1、n、δ对应力变形的敏感性。结果表明：(1)与刚性防渗墙相比，塑性防渗墙可显著改善墙体的应力状况，但会墙大墙体的坚向位移，因而在材料的选择上应结合实际综合比较；嵌岩深度对刚性防渗墙墙身的应力影响较大，宜在满足坝体防渗的前提下适当减少嵌岩深度。(2)比较而言，Goodman接触面模型参数对防渗墙应力的影响明显大于其对位移的影响。     

塑性混凝土防渗墙应力变形分析

为了了解塑性混凝土防渗墙的工作特点和评估其安全性,对塑性混凝土防渗墙在静水压力荷载作用下的应力变形进行了有限元计算。结果表明:塑性混凝土防渗墙墙体拉应力随着弹性模量的减小而减小,当杨氏模量系数K<5 000时,墙体无拉应力;防渗墙墙体最大水平位移约发生在2/3墙高处。     

东平湖围坝截渗墙应力应变分析

有限元法是对比刚性混凝土截渗墙和塑性混凝土防渗墙的应力应变特性的最有效手段之一。采用该方法对东平湖围坝截渗墙加固方案的应力应变特性进行了分析，结果表明：在各种荷载作用下采用截渗墙作为防渗体对东平湖围坝的受力情况没有不利影响，墙体自身的应力条件也比较好；相对而言，墙厚为22cm时的应力条件好于墙厚15cm，当截渗墙材料为塑性混凝土的应力条件好于为刚性混凝土时，混凝土材料采用线性或非线性指标对计算结果基本没有影响。     

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。     

施工及运行期三峡二期围堰防渗墙有限元分析

三峡工程二期深水高土石围堰，是三峡工程的关键工程之一，二期围堰堰体特别是防渗墙体的应力变形，是衡量围堰安危的重要指标．本文针对现场施工工况，对三峡二期围堰塑性混凝土防渗墙进行了应力变形有限元计算分析．根据塑性混凝土龄期选择相应的模型参数，考虑施工、运行时上下游水位变动对墙体应力状况的影响，得到了一些有意义的结论．计算结果表明，从防渗墙体应力和应力水平看，三峡二期围堰在施工和运行阶段是安全的；上下游水位变动对防渗墙水平位移有较大的影响，随着上游水位升高和基坑进一步抽水，墙体水平位移将会加大．     

三峡工程二期围堰防渗墙变形规律及运行状况分析

三峡二期围堰于1998年建成挡水，运行状况良好。本文首先根据实际观测资料，分析了三峡二期上游围堰双墙的变形机理，又通过各种情况的有限元计算，包括墙体不同龄期、上游水位变动、墙间水位变动以及改变堰体材料参数对上下防渗墙位移及应力的影响，分析了各种可能的应力状态。所得结果对于防渗墙的安全运行具有指导意义。     

低弹模混凝土防渗墙在某土石坝加固中的应用

通过对不同弹模的混凝土防渗墙的应力计算，并根据防渗墙与周围土层的变形协调性能和边界条件，同时考虑墙体的耐久性等因素，确定最优的墙体强度及相对应的弹性模量。采用低弹模混凝土防渗墙加固某土石坝的设计实例表明，对于用有限元计算防渗墙加固的土石坝，土体和防渗墙可近似地视为线弹性体，防渗墙与坝体问的泥皮引入一维零厚度Goodman接确单元。计算结果与宏观理论分析相符合。为提高混凝土防渗墙的安全性，一方面要尽量降低混凝土的弹性模置或变形模量，另一方面应尽量提高混凝土的强度，即降低弹性模量与抗压强度的比值（模强比）。     

基于数值模拟的土石坝防渗墙渗流稳定性分析

为了研究混凝土防渗墙在不同工况下的渗流稳定性，基于数值模拟系统，分析防渗墙深度对渗流场影响以及材料渗透系数敏感性变化规律。结果表明：(1)坝基渗流量及坝后出逸点水力坡降受防渗墙的深度影响较大，随防渗墙深度的增大，坝基渗流量和总渗流量减小。当防渗墙深度小于40m时，坝基渗流量和总渗流量随防渗墙的深度增大而显著减小。(2)当防渗墙底端为不同材料的交界面时，墙底水力坡降较大，实际工程中应尽量避免墙底位于不同材料的交界处；对于封闭式防渗墙，需设计较大的嵌固段深度，以保证墙体不发生严重的局部冲刷。(3)当无量纲渗透系数小于1时，随渗透系数比的增大，不同工况下防渗墙底部水力坡降减小，但减小速率越来越平缓。研究结果显示，防渗墙深度大于40m即可满足防渗和大坝的稳定性要求。     

北京大宁水库副坝防渗墙应力变形有限元分析

以南水北调大宁水库副坝混凝土防渗墙为例,采用二维非线性土石坝有限元计算程序,对其典型剖面进行了有限元计算,并分析比较不同材料及不同工况下防渗墙的应力变化,得出墙体的应力变形规律,优选出最佳的防渗墙材料,从而改善防渗墙的应力状态。文中还提出了防渗墙设计指标的合理范围,这对实际工程有重要的指导意义。