【摘要】：深厚覆蓋層地基常出現(xiàn)在我國(guó)西南、西北地區(qū),隨著水電事業(yè)的快速發(fā)展,許多水利工程被迫建立在深厚覆蓋層地基上。深厚覆蓋層壩基的防滲工程具有施工難度大、施工工期長(zhǎng)和工程量大等一系列難題,都亟待解決。深厚覆蓋層壩基中往往存在弱透水層,如達(dá)嘎水電站、金沙江上江壩和硬梁包水電站等。弱透水層往往既是隔水層又是軟弱夾層,是利用其作為滲流控制依托層,還是不考慮其防滲作用,關(guān)系到防滲工程的成本和進(jìn)度等。流固耦合能較真實(shí)地反映出弱透水層對(duì)壩基滲流場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的影響,本文以比奧固結(jié)理論為基礎(chǔ),結(jié)合土體非線性流變理論,著重考慮土體力學(xué)和水力參數(shù)的相互作用關(guān)系,借助ADINA和GeoStudio進(jìn)行雙場(chǎng)耦合求解,分析深厚覆蓋層壩基中弱透水層對(duì)土石壩滲流場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的影響,以及自身應(yīng)力應(yīng)變特性。并針對(duì)上江壩進(jìn)行建模計(jì)算,探討該工程深厚覆蓋層壩基中的弱透水層能否作為防滲依托層。此外,通過(guò)砂槽試驗(yàn)分析弱透水層對(duì)雙場(chǎng)的影響,從而驗(yàn)證數(shù)值模擬計(jì)算的精確性。分析得出以下主要結(jié)論:(1)防滲墻和壩基中弱透水層共同使用能形成聯(lián)合防滲體,該聯(lián)合防滲體系能提高垂直防滲墻的控滲效果,且半封閉式防滲墻的控滲效果優(yōu)于懸掛式防滲墻。(2)二元結(jié)構(gòu)深厚覆蓋層上土石壩垂直防滲墻的最優(yōu)深度為防滲墻嵌入弱透水層2~3 m時(shí)對(duì)應(yīng)的深度;當(dāng)防滲墻將要嵌入弱透水層時(shí),防滲墻底部滲透坡降急劇上升,出現(xiàn)極大值,工程應(yīng)用中應(yīng)引起足夠重視。(3)壩基不采用垂直防滲體防滲時(shí),弱透水層所處的位置越靠近表層,其抑制壩基坡降、降低滲流量的效果越顯著;弱透水層所處的位置離建基面越遠(yuǎn),對(duì)大壩的防滲越不利。(4)若在壩基中設(shè)置垂直防滲墻,埋藏較深的弱透水層與防滲墻形成的半封閉式聯(lián)合防滲體系,相比位置較淺的半封閉式聯(lián)合防滲體系,抑制壩基出逸坡降和降低滲流量的效果更好。(5)弱透水層與防滲墻能形成聯(lián)合防滲體系,能發(fā)揮顯著的隔水作用。弱透水層以下巖組的主應(yīng)力應(yīng)變值降低,但弱透水層上部巖層和防滲墻的主應(yīng)力應(yīng)變值均會(huì)有所增大。(6)上江壩工程實(shí)例中,經(jīng)半封閉式聯(lián)合防滲體系降低后的滲流量及出逸坡降皆在允許范圍內(nèi),且弱透水層自身應(yīng)力應(yīng)變均小于其允許值,防滲墻深度相比全封閉式防滲墻減小近60 m,若方案能給與采用,可大大減小工程量。因此,壩基內(nèi)部若存在弱透水層應(yīng)該給予足夠的重視,科學(xué)論證后若能加以利用,能做到事半功倍。此研究成果能為類(lèi)似工程提供一定的理論參考及建議,從而減小工程量。
【圖文】：

為便于計(jì)算和尋求深厚覆蓋層壩基滲流規(guī)律，文中壩體對(duì)二元結(jié)構(gòu)壩基滲流問(wèn)題進(jìn)行探討研究，得出相關(guān)的規(guī)律，提供理論支撐及技術(shù)指導(dǎo)。大壩高 10 m，壩前水深為 8 m，壩頂寬 3 m，上、下游壩坡土垂直防滲墻進(jìn)行控滲，壩體不采取附屬的防滲措施，依靠量和滲透坡降會(huì)隨著深厚覆蓋層壩基中垂直防滲墻位置的不究表明，混凝土防滲墻越靠近上游時(shí)，其控滲效果越好[27]，如何降低混凝土防滲墻的深度、縮短施工周期和提高防滲防滲墻設(shè)置于壩踵處，混凝土防滲墻深度為 5～65 m，每間。根據(jù)防滲墻底端所處位置及覆蓋層的地質(zhì)構(gòu)造，防滲墻和全封閉式[68]。層壩基中各土層和壩體的分布，如下圖 2-1 所示。0～30 m強(qiáng)透水層，30～31 m處存在 1 m厚連續(xù)弱透水層，3區(qū)以下防滲墻深度小于 30 m時(shí)，為懸掛式防滲墻；隨著防滲墻深 30 m時(shí)，，防滲墻形式發(fā)生改變，由懸掛式防滲墻轉(zhuǎn)變?yōu)榘肷疃冗_(dá)到 65 m時(shí)，防滲墻由半封閉式轉(zhuǎn)變?yōu)槿忾]式。

（b）S=20 m圖 2-2 滲流等勢(shì)線（懸掛式防滲墻）Fig 2-2. Equipotential lines (suspended cutoff wall)別計(jì)算得出 5種防滲墻深度下的大壩單寬滲流量 q、壩 J1，將計(jì)算結(jié)果列入下表 2-2。表 2-2 單寬滲流量和滲透坡降隨懸墻深度的變化on of seepage discharge per unit width and seepage gradient with the m 單寬滲流量 q/10-4m3/(s·m) 防滲墻底部坡降 J14.4 0.85 3.7 0.74 3.1 0.69 2.6 0.64 2.1 0.67 滲流量 q和壩基出逸坡降 J 隨防滲墻深度的變化規(guī)律，滲流量 q和壩基出逸坡降 J 隨防滲墻深度的變化曲線。擬合，擬合結(jié)果如圖 2-3 和 2-4所示。
【學(xué)位授予單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TV223.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2526594