深厚覆盖层地基防渗措施效果数值分析

发布时间：2020-10-10 05:25

　　我国有许多河流深厚覆盖层,大部分集中在西部地区,其地质条件较差,在这类地基上修建水工建筑物时,渗流破坏是几个较为突出的问题之一。在深厚覆盖层上修建面板堆石坝并将面板堆石坝的防渗体系与深厚覆盖层相结合,可以有效的达到控制渗流的目的,常用的防渗措施有水平铺盖、防渗墙等。所以对修建于深厚覆盖层上的面板堆石坝的地基防渗体系进行研究,对坝工技术的发展具有重要意义。本文正是基于以上考虑,用有限元方法对工程算例进行三维渗流场数值分析。其中因为实际的渗流是发生在半无限域中,而通过有限元建模计算时要选取一个确定的范围,在模型建立的过程中没有固定的方法,选取模型范围有很大的不确定性,可能会对计算结果造成较大影响,所以在计算前使用“缩尺单元”的方法将地基进行虚拟延伸,以确定模型边界的正确位置,减少因为模型范围的不确定性对渗流计算带来的影响。本文的主要研究内容和成果如下:(1)浸润线在堆石坝的面板处迅速下降,有较明显的防渗效果。各区渗流量中坝体渗流量最大,其次就是覆盖层。(2)在深层覆盖层上修建面板堆石坝时,即使防渗墙深度为0m,使用缩尺单元法延伸上下游边界时,渗流量变化的最大误差小于5%,可以忽略不计,在深厚覆盖层上修建闸坝时,当防渗墙尝试达到基岩,将模型上、下游分别延伸时渗流量的增长量很小,误差都在5%之内,可以忽略不计。但是,当防渗墙尝试减小至不到达基岩,即采用悬挂式防渗墙,使用缩尺单元将模型上、下游分别延伸时,渗流量的增长量变大,最大大于5%,已经不能忽略,可以使用缩尺单元进行计算。(3)在防渗墙没有深入至相对不透水层之前,随着防渗墙深度的增加,渗流量有很小幅度的减小。当防渗墙尝试大于0.7倍左右地基覆盖层厚度时,渗流量有较大幅度的减小。当防渗墙完全贯穿深厚覆盖层时,防渗效果明显。(4)通过坝基的渗流量随着铺盖增长有一定程度的减小,说明在一定范围内增加铺盖长度,防渗作用相应程度的增强。但当铺盖长度到达4倍上游水头左右时,继续延长铺盖对减小地基的渗流量作用不大。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TV543
【部分图文】：

示意图,堆石坝,示意图,堆石

（6）可利用其它建筑物开挖废弃料，不占或少占耕地。4.2 坝体分区设计面板堆石坝设计的一个主要内容就是坝体分区。在借鉴其他面板堆石坝的工及总结我国多年面板堆石坝工程经验的基础上，我国《混凝土面板堆石坝设计规了坝体分区的一般设计原则。混凝土面板堆石坝的主体材料是堆石，包括硬岩料，按照堆石的定义，它不包括砂砾料，但近代的许多面板坝也常采用砂砾料来填主体，所以可以将砂砾料为主体的面板坝也包括在混凝土面板堆石坝的范畴中坝体从上游向下游各层分为面板、垫层区、过渡区、主堆石区、下游堆石区，下游侧设置特殊垫层区;100m 以上高坝，宜在面板上游面底部设置上游铺盖区。这些都要根据对坝料强度、渗透性、和经济合理等要求进行确定，以此来确定。各区坝料的渗透性宜从上游向下游增大，并满足水利过度要求，下游干燥区的受此限制。堆石坝体上游部分应具有低压缩性。分区图如下：

趾板,防渗墙,柔性连接,型式

两种连接型式：（1）柔性连接。即趾板或连接板与防渗墙顶平接，接缝按周边缝处理，板间设置伸缩缝。如图1-2所示。（2）刚性连接。即趾板固定在防渗墙顶部，这样的连接一般采用双防渗墙的形式。如图1-3所示。图 1-2 防渗墙与趾板柔性连接型式Fig.1-2 Flexible connection type of anti seepage wall and toe plate图 1-3 防渗墙与趾板刚性连接型式Fig.1-3 Rigid connection type of anti seepage wall and toe plate

趾板,防渗墙,刚性连接,型式

如图1-2所示。（2）刚性连接。即趾板固定在防渗墙顶部，这样的连接一般采用双防渗墙的形式。如图1-3所示。图 1-2 防渗墙与趾板柔性连接型式Fig.1-2 Flexible connection type of anti seepage wall and toe plate图 1-3 防渗墙与趾板刚性连接型式Fig.1-3 Rigid connection type of anti seepage wall and toe plate

【参考文献】