存在高渗透区的黏土心墙土石坝渗流稳定性分析

发布时间：2022-01-05 01:08

　　黏土心墙土石坝是重要的挡水建筑物,心墙的低渗透性可以大幅降低坝体水力梯度,减少坝体发生渗透破坏的风险。然而心墙的质量问题（如局部高渗透区）会影响坝体的渗透稳定性,甚至酿成管涌溃坝等严重后果。以瀑布沟心墙土石坝为原型开展坝体渗流大型水槽模型试验,并结合有限元数值模拟方法研究高渗透区对坝体内部渗流场和渗流稳定性的影响。试验表明高渗透区域将改变心墙的渗流场,成为优势渗流通道,导致高渗透区域附近孔压值大幅上升,同时高渗透区域的存在将显著提升坝体渗漏速率。试验与模拟结果一致表明,随着高渗透区域逐步上移,高渗透区所在位置处的孔隙水压力增大,坝体渗漏量减小。高渗透区和心墙的渗透系数增加都会使心墙孔压值和渗漏量增加;随着高渗透区的渗透系数的增大,心墙坝渗流稳定性系数降低,导致坝体稳定性下降;随着心墙渗透系数的增大,高渗透区水力梯度略微减小,但心墙整体临界水力梯度下降,坝体稳定性降低。所得结论可为基于监测数据反演分析心墙的质量问题和评估坝体的安全性能提供依据。 

【文章来源】：水利学报. 2020,51(11)北大核心EICSCD

【文章页数】：13 页

【部分图文】：

水利工程事故诱因[1]

心墙防渗料的颗粒级配如图4所示。瀑布沟心墙土石坝反滤料最大粒径不大于15 mm，小于0.075 mm含量小于5%；过渡层最大粒径不大于300 mm，小于5 mm含量不大于10%；堆石区土料最大粒径不大于80 0mm，小于0.075 mm含量不大于5%，各分区土料的粒径级配如图4(a）所示。根据瀑布沟心墙坝过渡区与堆石区土料级配曲线中d对应的粒径尺寸，将模型过渡区土料粒径设定为10 mm，堆石区土料粒径设定为20 mm。坝体模型2中0各分区土料的最大粒径为20 mm，满足小于水槽宽度1/10的要求（水槽宽度为800 mm）。由于土工试验规程（SL237-1999）中规定等量替代法适用于超粒径不超过40%的情况，因此决定采用混合法（n=2）将心墙区与高渗透区土料的最大粒径缩尺到10 mm，重新缩尺后的土料级配曲线如图4(b）所示。图3 坝体模型剖面及孔隙水压力计的布置

图2 瀑布沟心墙土石坝典型剖面将过渡区和反滤区合并为一个区，由于这两个区的渗透系数较大，所以并不明显影响坝体渗流场。反滤层土料的等效粒径为0.5 mm。由于心墙与过渡区的坡度过大，所以在填筑坝体的过程中将长为79 cm，宽为14 cm，厚度为0.8 cm的PVC板固定在各分区的边界处，然后由心墙向两侧依次填筑5 cm高的相应土料并层层压实，拆除PVC板，心墙坝填筑如图5(a）所示。试验过程中按照土工试验规程（SL237-1999）土工试验规程中的要求进行常水头渗透试验，测得到各分区土料的渗透系数，如表1所示，材料各区域参数如表2所示。

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3569422