土石围堰中防渗墙参数优化及坝体渗流-应力耦合分析
发布时间：2022-01-26 12:23
塑性混凝土防渗墙作为一种重要的防渗结构,防渗效果可靠,施工方法成熟,被广泛应用于各类土石围堰（坝）防渗工程中。土石围堰中防渗墙的结构对坝基渗流量及坝体稳定性具有重要的影响,因此优化防渗墙的尺寸十分有必要。因此本文以珠江流域某土石围堰工程为研究对象,采用有限元法,对土石围堰工程的塑性混凝土防渗墙厚度和入岩深度优化设计进行研究,并对优化设计的土石围堰工程进行渗流-应力耦合分析。本文主要的工作内容和计算成果如下:1.对防渗墙的厚度和嵌入弱风化层基岩的深度进行了优化研究,分别模拟了有防渗墙和没有防渗墙两种情况下围堰的防渗效果,共设计了33种计算方案,将坝基单宽渗流量、防渗墙后作用水头、防渗墙底部和坝脚逸出点的渗透坡降分别与其允许值进行了对比分析;然后对不同防渗墙入岩深度下的施工工期和施工费用进行归一化分析,最后得到防渗墙的优化设计组合为防渗墙厚度0.8m、嵌入弱风化层基岩深度2m。2.对已确定防渗墙优化设计参数的土石围堰进行稳态和非稳态渗流计算,并介绍其发展变形规律,计算结果表明:防渗墙防渗效果显著;防渗墙底端存在着水流绕渗现象,渗透路径呈半环形;浸润线形状呈“Z”字形;浸润线降落滞后于围堰上...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
研究区地下水径流图
吉林大学硕士学位论文8图2.1研究区地下水径流图2.5土石围堰工程概况本文所研究的土石围堰地处珠江流域西江水系，位于广西壮族自治区境内，地理位置如图2.2所示。该围堰是重要的三级临时建筑物，拟采用土工膜铺设和混凝土垂直防渗墙结合的防渗工程类型。堰顶高程54.3m，堰顶宽10.0m，最大堰高50.4m，堰顶总长429.1m，围堰底部宽度228.5m；2017年12月到2018年2月底最大流量为4610m3/s；蓄水期围堰水位52.8m，下游水位9.76m，洪峰流量为44900m3/s，多年平均径流量为1340亿m3。该围堰在坝上河床及右岸山坡位置建设，河床地面高程5~28m，水深一般2~20m。围堰地基的地层岩性主要为含泥细砂岩和泥质粉砂岩。弱风化岩层厚12~20m，透水性较强，微风化岩层厚21~32m，透水性极弱。图2.3、2.4显示了现场勘测得到的围堰工程的轴线纵剖面图、地层岩性和横剖面图。同时该围堰工程需要在一个枯水期内完成全部工程施工，施工工期短，施工强度大。对围堰建筑物结构形式及其运行安全采用综合手段开展研究是十分必要和迫切的。图2.2研究区土石围堰地理位置图
第2章工程概况及场地工程地质条件91.紫红色粉砂岩、泥质粉砂岩及含泥细砂岩等；2.灰绿（灰黑）色细砂岩（粉砂岩、含泥细砂岩）与灰黑色泥岩（泥质粉砂岩）互层；3.灰黑色泥岩、含少量的泥质粉砂岩、细砂岩等，顶部为灰绿色泥岩、泥质粉砂岩及粉砂岩等；4.紫红色含泥细砂岩（粉砂岩）与泥岩（泥质粉砂岩）互层；5.灰绿色细砂岩、泥质粉砂岩及泥岩含少量紫红色或灰黑色岩石透镜体；6.紫红色含泥细砂岩（粉砂岩）与泥质粉砂岩（泥岩）互层含少量灰绿色岩石透镜体；7.上、下部为灰绿色含泥细砂岩、细砂岩及泥质粉砂岩等，中部以灰黑色泥岩为主，含少量紫红色透镜体；8.紫红色粉砂岩、泥质粉砂岩及含泥细砂岩，含少量灰绿色岩石透镜体；9.上、下部为灰绿色含泥细砂岩、泥岩及泥质粉砂岩等，中部为灰黑色泥岩；10.紫红色粉砂岩、泥质粉砂岩；11.上部为灰绿色泥岩、泥质粉砂岩，中部以灰黑色泥岩为主，下部为灰绿色细砂岩、粉砂岩、灰色含泥细砂岩夹灰黑色泥岩（泥质粉砂岩）；12.岩层界线（虚线为推测）；13.强风化带下限；14.弱风化带下限；15.微风化带下限；16.原地面线；17.防渗墙底高程线；18.固结灌浆底高程线；19.桩号；20.横剖面号；21.高程（m）；22.坡度。图2.3研究区土石围堰纵剖面Ⅰ.土工膜；Ⅱ.反滤料；Ⅲ.水上堆石；Ⅳ.水下堆石；Ⅴ.水下砂砾石抛填；Ⅵ.混凝土防渗墙；Ⅶ.混凝土帽盖；Ⅷ.截流戗堤；Ⅸ.弱风化层基岩；Ⅹ.微风化层基岩；Ⅺ.未风化层基岩。坝体填筑方式：Ⅷ→Ⅳ→Ⅴ→Ⅵ,Ⅶ→Ⅱ,Ⅰ→Ⅲ；桩号SW0+138.42，防渗墙厚0.8m入岩深度2m，图例见图2.3。图2.4研究区土石围堰3-3横剖面
【参考文献】：
期刊论文
[1]含盐遗址重塑土的吸力测定及土水特征曲线拟合[J]. 张悦,叶为民,王琼,Alessandro Tarantino. 岩土工程学报. 2019(09)
[2]伊犁黄土总吸力和基质吸力土水特征曲线拟合模型[J]. 张爱军,王毓国,邢义川,于春亮,赵庆玉. 岩土工程学报. 2019(06)
[3]平行试样土水特征曲线及其力学性质的试验研究[J]. 杨钢,杨庆,李吴刚. 岩土工程学报. 2018(S1)
[4]深厚覆盖层土石坝渗流控制及三维数值分析[J]. 刘豪杰,任杰,杨杰,程琳,张晓飞. 水资源与水工程学报. 2018(02)
[5]防渗墙深度优化及其防渗效果研究[J]. 辛欣. 水电能源科学. 2017(12)
[6]基于流固耦合的坝基中弱透水层对渗流的影响分析[J]. 王正成,毛海涛,姜海波,龙顺江,张如意. 水动力学研究与进展（A辑）. 2017(03)
[7]基于MIDAS GTS尾矿坝动静力效应分析[J]. 夏源,阮永芬,何向荣. 价值工程. 2017(15)
[8]断裂带上深基坑稳定性分析[J]. 张钦喜,刘航,史超栋. 岩土工程技术. 2016(04)
[9]反应谱法与时程分析法抗震分析对比[J]. 杨璐,陈虹,岳永志,李明飞. 沈阳工业大学学报. 2016(03)
[10]基于平衡防渗原理的土石坝防渗帷幕优化设计[J]. 党发宁,田红梅,王振华. 水利水电科技进展. 2015(04)
博士论文
[1]非饱和土试样优选及循环荷载作用下的变形特性研究[D]. 杨钢.大连理工大学 2013
[2]黄土公路边坡坡面冲刷的水—土力学耦合机制及模型研究[D]. 马栋和.吉林大学 2012
[3]无限深透水地基上土石坝坝基渗流控制计算方法和防渗措施的研究[D]. 毛海涛.新疆农业大学 2010
[4]渗流场与应力场的耦合分析及其工程应用[D]. 李勇泉.武汉大学 2010
[5]三峡库区典型堆积层滑坡复活机理及变形预测研究[D]. 朱大鹏.中国地质大学 2010
硕士论文
[1]塑性混凝土心墙土石坝中心墙厚度优化研究[D]. 陈志强.昆明理工大学 2018
[2]基于渗流场和应力场耦合作用的岸坡稳定性分析[D]. 陈东辉.暨南大学 2015
[3]某斜心墙土石坝渗流分析研究[D]. 陈熙源.长沙理工大学 2015
[4]渗流与地震耦合作用下土石围堰稳定性分析[D]. 邹利明.重庆大学 2014
[5]土石坝渗流与应力耦合及其工程应用分析[D]. 刘聪.西华大学 2013
[6]反应谱法和时程分析法在高层抗震计算中的对比分析[D]. 王伟.华南理工大学 2012
[7]橡胶集料塑性混凝土性能的试验研究[D]. 吴英强.辽宁工程技术大学 2009
[8]土坝中水泥土防渗墙防渗效果分析及设计指标研究[D]. 王丹.山东大学 2009
[9]库水位变化时边坡稳定性分析[D]. 杨超.西安理工大学 2009
[10]无限深透水地基上的土石坝坝基垂直防渗体的渗流计算研究[D]. 李建华.新疆农业大学 2008
本文编号：3610485
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
研究区地下水径流图
吉林大学硕士学位论文8图2.1研究区地下水径流图2.5土石围堰工程概况本文所研究的土石围堰地处珠江流域西江水系，位于广西壮族自治区境内，地理位置如图2.2所示。该围堰是重要的三级临时建筑物，拟采用土工膜铺设和混凝土垂直防渗墙结合的防渗工程类型。堰顶高程54.3m，堰顶宽10.0m，最大堰高50.4m，堰顶总长429.1m，围堰底部宽度228.5m；2017年12月到2018年2月底最大流量为4610m3/s；蓄水期围堰水位52.8m，下游水位9.76m，洪峰流量为44900m3/s，多年平均径流量为1340亿m3。该围堰在坝上河床及右岸山坡位置建设，河床地面高程5~28m，水深一般2~20m。围堰地基的地层岩性主要为含泥细砂岩和泥质粉砂岩。弱风化岩层厚12~20m，透水性较强，微风化岩层厚21~32m，透水性极弱。图2.3、2.4显示了现场勘测得到的围堰工程的轴线纵剖面图、地层岩性和横剖面图。同时该围堰工程需要在一个枯水期内完成全部工程施工，施工工期短，施工强度大。对围堰建筑物结构形式及其运行安全采用综合手段开展研究是十分必要和迫切的。图2.2研究区土石围堰地理位置图
第2章工程概况及场地工程地质条件91.紫红色粉砂岩、泥质粉砂岩及含泥细砂岩等；2.灰绿（灰黑）色细砂岩（粉砂岩、含泥细砂岩）与灰黑色泥岩（泥质粉砂岩）互层；3.灰黑色泥岩、含少量的泥质粉砂岩、细砂岩等，顶部为灰绿色泥岩、泥质粉砂岩及粉砂岩等；4.紫红色含泥细砂岩（粉砂岩）与泥岩（泥质粉砂岩）互层；5.灰绿色细砂岩、泥质粉砂岩及泥岩含少量紫红色或灰黑色岩石透镜体；6.紫红色含泥细砂岩（粉砂岩）与泥质粉砂岩（泥岩）互层含少量灰绿色岩石透镜体；7.上、下部为灰绿色含泥细砂岩、细砂岩及泥质粉砂岩等，中部以灰黑色泥岩为主，含少量紫红色透镜体；8.紫红色粉砂岩、泥质粉砂岩及含泥细砂岩，含少量灰绿色岩石透镜体；9.上、下部为灰绿色含泥细砂岩、泥岩及泥质粉砂岩等，中部为灰黑色泥岩；10.紫红色粉砂岩、泥质粉砂岩；11.上部为灰绿色泥岩、泥质粉砂岩，中部以灰黑色泥岩为主，下部为灰绿色细砂岩、粉砂岩、灰色含泥细砂岩夹灰黑色泥岩（泥质粉砂岩）；12.岩层界线（虚线为推测）；13.强风化带下限；14.弱风化带下限；15.微风化带下限；16.原地面线；17.防渗墙底高程线；18.固结灌浆底高程线；19.桩号；20.横剖面号；21.高程（m）；22.坡度。图2.3研究区土石围堰纵剖面Ⅰ.土工膜；Ⅱ.反滤料；Ⅲ.水上堆石；Ⅳ.水下堆石；Ⅴ.水下砂砾石抛填；Ⅵ.混凝土防渗墙；Ⅶ.混凝土帽盖；Ⅷ.截流戗堤；Ⅸ.弱风化层基岩；Ⅹ.微风化层基岩；Ⅺ.未风化层基岩。坝体填筑方式：Ⅷ→Ⅳ→Ⅴ→Ⅵ,Ⅶ→Ⅱ,Ⅰ→Ⅲ；桩号SW0+138.42，防渗墙厚0.8m入岩深度2m，图例见图2.3。图2.4研究区土石围堰3-3横剖面
【参考文献】：
期刊论文
[1]含盐遗址重塑土的吸力测定及土水特征曲线拟合[J]. 张悦,叶为民,王琼,Alessandro Tarantino. 岩土工程学报. 2019(09)
[2]伊犁黄土总吸力和基质吸力土水特征曲线拟合模型[J]. 张爱军,王毓国,邢义川,于春亮,赵庆玉. 岩土工程学报. 2019(06)
[3]平行试样土水特征曲线及其力学性质的试验研究[J]. 杨钢,杨庆,李吴刚. 岩土工程学报. 2018(S1)
[4]深厚覆盖层土石坝渗流控制及三维数值分析[J]. 刘豪杰,任杰,杨杰,程琳,张晓飞. 水资源与水工程学报. 2018(02)
[5]防渗墙深度优化及其防渗效果研究[J]. 辛欣. 水电能源科学. 2017(12)
[6]基于流固耦合的坝基中弱透水层对渗流的影响分析[J]. 王正成,毛海涛,姜海波,龙顺江,张如意. 水动力学研究与进展（A辑）. 2017(03)
[7]基于MIDAS GTS尾矿坝动静力效应分析[J]. 夏源,阮永芬,何向荣. 价值工程. 2017(15)
[8]断裂带上深基坑稳定性分析[J]. 张钦喜,刘航,史超栋. 岩土工程技术. 2016(04)
[9]反应谱法与时程分析法抗震分析对比[J]. 杨璐,陈虹,岳永志,李明飞. 沈阳工业大学学报. 2016(03)
[10]基于平衡防渗原理的土石坝防渗帷幕优化设计[J]. 党发宁,田红梅,王振华. 水利水电科技进展. 2015(04)
博士论文
[1]非饱和土试样优选及循环荷载作用下的变形特性研究[D]. 杨钢.大连理工大学 2013
[2]黄土公路边坡坡面冲刷的水—土力学耦合机制及模型研究[D]. 马栋和.吉林大学 2012
[3]无限深透水地基上土石坝坝基渗流控制计算方法和防渗措施的研究[D]. 毛海涛.新疆农业大学 2010
[4]渗流场与应力场的耦合分析及其工程应用[D]. 李勇泉.武汉大学 2010
[5]三峡库区典型堆积层滑坡复活机理及变形预测研究[D]. 朱大鹏.中国地质大学 2010
硕士论文
[1]塑性混凝土心墙土石坝中心墙厚度优化研究[D]. 陈志强.昆明理工大学 2018
[2]基于渗流场和应力场耦合作用的岸坡稳定性分析[D]. 陈东辉.暨南大学 2015
[3]某斜心墙土石坝渗流分析研究[D]. 陈熙源.长沙理工大学 2015
[4]渗流与地震耦合作用下土石围堰稳定性分析[D]. 邹利明.重庆大学 2014
[5]土石坝渗流与应力耦合及其工程应用分析[D]. 刘聪.西华大学 2013
[6]反应谱法和时程分析法在高层抗震计算中的对比分析[D]. 王伟.华南理工大学 2012
[7]橡胶集料塑性混凝土性能的试验研究[D]. 吴英强.辽宁工程技术大学 2009
[8]土坝中水泥土防渗墙防渗效果分析及设计指标研究[D]. 王丹.山东大学 2009
[9]库水位变化时边坡稳定性分析[D]. 杨超.西安理工大学 2009
[10]无限深透水地基上的土石坝坝基垂直防渗体的渗流计算研究[D]. 李建华.新疆农业大学 2008
本文编号：3610485
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/3610485.html
