垂直防渗技术在庄里水库粘土斜墙坝除险加固工程中的应用研究

发布时间：2017-09-01 22:39

  本文关键词：垂直防渗技术在庄里水库粘土斜墙坝除险加固工程中的应用研究

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【摘要】：土石坝渗漏不仅会影响自身经济效益的发挥,而且会对工程的安全运行产生严重影响,并且会对水库下游人民群众的财产和生命安全造成威胁。目前的防渗措施中,垂直防渗相对于水平防渗来说,更适用于对透水地基进行防渗处理,其在减少渗流量方面较水平防渗效果特别明显。复合土工膜作为垂直防渗技术中的一种,具有重量轻、运输方便、施工速度快等优点,减少了工程造价,且防渗效果好、耐久性高、安全可靠,被广泛应用于水利水电工程、水库除险加固等工程。但目前,对复合土工膜防渗效果的理论研究欠缺,而将土工膜与混凝土防渗墙联合运用的实例更是少见。本文对复合土工膜的渗透机理进行了分析研究,并结合庄里水库黏土斜墙坝除险加固工程,对复合土工膜、混凝土防渗墙等应用工况下的防渗效果进行了研究。本文通过分析研究工程区的水文、气象、地质条件等,确定工程的特征水位、各筑坝材料渗透系数、工程任务及规模、复核采用数据的合理性等;介绍了工程中常用的防渗技术,并采取其中的复合土工膜与混凝土防渗墙两种垂直防渗技术的组合形式进行设计,对防渗技术中的主要设计原则、参数选择等进行了分析计算,经反复比较,结合本项目特点、模拟其它工程后初步选择复合土工膜加固方案为设计方案,并对主要建筑物进行布置;分析有限元方法的基本理论、运用基于有限元方法的软件Autobank6.0,以允许渗透坡降为控制目标,建立渗流分析模型;通过选取典型断面,计算并绘制了断面处两种垂直防渗技术在6种工况、不同组合型式下的等势线图及水力坡降图,分析对比无防渗措施及不同防渗型式下土石坝的渗流情况,验证了采用复合土工膜与混凝土防渗墙防渗技术相结合的可行性和有效性;对结果中存在的问题进行了分析、提出了可能的解决方案,综合考虑各方面影响因素后,最终优选出该工程的加固方案,即上游铺设复合土工膜+坝脚混凝土防渗墙方案;本文为复合土工膜和混凝土防渗墙技术在除险加固工程中的应用提供了实践经验。
【关键词】：庄里水库 垂直防渗 混凝土防渗墙 复合土工膜 渗流模型 有限元法
【学位授予单位】：河北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV698.23;TV543
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 研究背景和意义10-13
• 1.2 渗流理论国内外研究现状13-15
• 1.2.1 国外研究现状13-14
• 1.2.2 国内研究现状14-15
• 1.2.3 复合土工膜应用于防渗的研究现状15
• 1.3 本文的研究目的、内容及技术路线15-17
• 1.3.1 研究目的15
• 1.3.2 研究内容15-16
• 1.3.3 技术路线16-17
• 2 庄里水库除险加固工程概况17-30
• 2.1 工程基本情况17
• 2.2 自然地理概况17
• 2.3 水文17-23
• 2.3.1 水文气象17-18
• 2.3.2 设计洪水18-22
• 2.3.3 年径流22-23
• 2.3.4 泥沙23
• 2.4 工程地质概况23-27
• 2.4.1 地形地貌23
• 2.4.2 地层岩性23-24
• 2.4.3 区域地质构造与地震24
• 2.4.4 坝址区地质构造24-25
• 2.4.5 工程地质条件及评价25
• 2.4.6 岩土物理力学性质25-26
• 2.4.7 主要工程地质问题26-27
• 2.5 工程任务和规模27-29
• 2.5.1 工程建设的必要性27
• 2.5.2 水库任务和规模27
• 2.5.3 水库调度运用原则27-28
• 2.5.4 大坝防洪标准复核28-29
• 2.6 小结29-30
• 3 土石坝防渗体选型及工程布置30-44
• 3.1 土石坝防渗技术综述30-31
• 3.1.1 水平防渗技术30
• 3.1.2 垂直防渗技术30-31
• 3.2 混凝土防渗墙型式31-33
• 3.2.1 防渗墙位置确定32
• 3.2.2 防渗墙深度确定32
• 3.2.3 防渗墙配合比的选用32
• 3.2.4 防渗墙厚度的确定32-33
• 3.2.5 布置型式33
• 3.3 复合土工膜防渗型式33-42
• 3.3.1 土工膜和坝体填筑料间的作用机理33-34
• 3.3.2 土工膜类型及型式选择34-35
• 3.3.3 土工膜防渗结构35-40
• 3.3.4 土工膜施工40-41
• 3.3.5 复合土工膜存在的不足41
• 3.3.6 布置型式41-42
• 3.4 方案比较42
• 3.5 工程设计与布置42-43
• 3.5.1 主要依据42
• 3.5.2 工程等别及建筑物级别42-43
• 3.5.3 设计洪水标准43
• 3.5.4 工程布置43
• 3.6 小结43-44
• 4 渗流有限元分析理论基础44-51
• 4.1 渗流场有限元法实施步骤44-45
• 4.2 渗流有限元法分析45-49
• 4.2.1 基本方程式及定解条件45
• 4.2.2 变分有限元法分析45-46
• 4.2.3 等参变换46-48
• 4.2.4 单元渗透矩阵48
• 4.2.5 总体渗透矩阵的形成48-49
• 4.3 Autobank软件建模及渗流分析过程49-50
• 4.4 小结50-51
• 5 庄里水库粘土斜墙坝渗流分析51-58
• 5.1 断面选择51
• 5.2 渗透指标的确定51
• 5.3 计算水位的确定51-52
• 5.4 计算工况的确定52
• 5.5 计算分析52-57
• 5.6 存在问题及解决方案57
• 5.7 小结57-58
• 6 结论与展望58-59
• 6.1 结论58
• 6.2 展望58-59
• 参考文献59-62
• 作者简历62-63
• 致谢63-64

【共引文献】

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 杨迎晓;钱塘江冲海积粉土工程特性试验研究[D];浙江大学;2011年

2 宋刚;连续墙铣槽机铣轮优化设计试验研究[D];中国地质大学（北京）;2012年

3 朱亚林;地震时高土石坝的弹塑性分析和抗震措施研究[D];大连理工大学;2011年

4 石明生;高聚物注桨材料特性与堤坝定向劈裂注桨机理研究[D];大连理工大学;2011年

5 周红星;双层堤基渗透破坏机理和数值模拟研究[D];华南理工大学;2011年

6 李宗坤;土石坝结构性态安全评价方法研究[D];大连理工大学;2003年

7 阎宗岭;堆石体物理力学特性及其工程应用研究[D];重庆大学;2003年

8 陈建余;非稳定饱和—非饱和渗流场数值计算关键技术及其应用研究[D];河海大学;2003年

9 王凤江;土工织物增强尾矿砂的力学性能研究[D];辽宁工程技术大学;2004年

10 周晓杰;堤防的渗透变形及其发展的研究[D];清华大学;2006年

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本文编号：774854