堆石坝心墙内增设加固防渗墙的结构特性研究.pdf

第45 卷第7 期 人　 民　 长　 江 Vol.45,No.7 　 　 2014 年4 月 Yangtze　 River 　 　 Apr. , 2014 　 　 文章编号:1001-4179(2014)07-0048-04 堆石坝心墙内增设加固防渗墙的结构特性研究 1 1 2 2 邵　 磊 ,余　 挺 ,贾宇峰 ,迟世春 (1. 中国水电顾问集团成都勘测设计研究院,四川成都610072;　 2. 大连理工大学水利工程学院,辽宁大连 116024) 摘要:某高心墙堆石坝的心墙发生渗漏后,设计人员考虑在心墙内沿坝轴线方向增设一道塑性混凝土防渗墙 进行防渗加固。 对加固后的坝体及防渗墙进行了三维有限元计算,分析实际加固施工和蓄水过程中坝体及防 渗墙的应力应变特性以及墙体与相邻土料的变形协调情况。 计算结果表明,水位变化使防渗墙产生顺河向水 平挠度,是引起坝体及防渗墙变形的主要原因,但对坝体的应力影响不大;坝轴线中部的防渗墙是薄弱环节, 设计时应加强其抗弯性能;防渗墙与相邻心墙土料的相对位移值在允许范围内。 关　 键　 词:心墙加固;塑性混凝土;防渗墙;接触面单元;高心墙堆石坝 中图法分类号:TV641.41　 　 　 文献标志码:A 　 　 混凝土防渗墙根据墙体材料的不同,可分为刚性 体材料,防渗墙和原始土石坝体之间的接触面采用接 和塑性混凝土防渗墙。 刚性混凝土防渗墙的刚度远大 [7] [8] 触面单元 或改进的Goodman 单元 模拟。 于周围土体,墙体与周围土体变形不协调、沉陷差较 在以上的研究中,防渗墙的布置主要都集中在围 大。 塑性混凝土防渗墙是指掺入了黏土等材料的弹性 堰、大坝坝基覆盖层内。 另外一种特殊情况是,若心墙 [1] 模量在2000~3000MPa 的墙体 ,刚度与周围土体 堆石坝施工后心墙土料不均匀或者密实度不足,蓄水 较为接近,变形协调性好,结构的整体性能较好保持。 后可能发生集中渗漏情况,借鉴坝基及覆盖层的防渗 如沈珠江等对三峡二期高土石围堰进行了应力应变分 措施,可考虑在心墙内施工一道塑性混凝土防渗墙进 析,认为低塑性墙与刚性墙相比,墙内的压应力和拉应 行防渗加固。 [2] 力均大大低于后者 。 心墙中防渗墙沿着坝体纵向布置,其厚度一般为 近年来,一些重要的大坝和围堰工程都借助数值 60~100cm,相对大坝尺寸而言,防渗墙显得十分单 模拟手段评价防渗墙的应力和变形及其影响因素,以 薄。 由于防渗墙位于坝顶部位,承受的水荷载相对较 此进行方案的比选和优化[3-10]。 卢廷浩等用三维弹 小,只要坝体自身的稳定性得到满足,就不存在防渗墙 塑性有限元计算分析了瀑布沟土石坝混凝土防渗墙的 本身整体破坏问题。 但是,与围堰、大坝坝基覆盖层设 应力变形特征[3] ,认为防渗墙的应力变形受到“边界 置防渗墙的情况相比,心墙内布设的防渗墙跨度更大, 效应”,墙顶、墙底的预留压紧量,墙土之间的相对剪 而且当防渗墙为悬挂布置时,其底部有较为柔软深厚 切及廊道纵向刚度等因素的影响。 祁伟强等对巴拉水 的心墙土料,两种材料刚度差异较大,其受力状态相当 电站土石坝混凝土防渗墙的应力变形进行了有限元计 复杂。 在水压力