【摘要】：為解決我國部分地區(qū)水資源緊張的問題,在平原地區(qū)修建了大量的平原水庫,為缺水地區(qū)提供生活和灌溉用水。由于均質(zhì)土壩構(gòu)造簡單、施工方便和工作可靠等特點(diǎn),成為平原水庫中應(yīng)用最為廣泛的擋水建筑。均質(zhì)土壩作為平原水庫的擋水建筑物,與穿壩涵管相互結(jié)合以完成水庫樞紐工程調(diào)控蓄水的功能。一旦滲流進(jìn)入壩體與涵管接觸部位易發(fā)生接觸沖刷,導(dǎo)致水量損失、壩坡下游浸水甚至滑坡潰壩,同時具有危害巨大和破壞突然的特點(diǎn)。均質(zhì)土壩與穿壩涵管接觸沖刷破壞的本質(zhì)是土-結(jié)構(gòu)接觸面的滲流破壞。因此,本文首先開展了室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)值計算,研究了土-結(jié)構(gòu)接觸面滲流破壞過程中的變形條件、水力條件和應(yīng)力條件;在此基礎(chǔ)上,開展了均質(zhì)土壩與穿壩涵管接觸沖刷破壞模型試驗(yàn)和模型試驗(yàn)尺度的離散元分析,研究了接觸沖刷破壞的形態(tài)、范圍和過程,揭示了其破壞機(jī)理;基于室內(nèi)模型試驗(yàn)結(jié)果,結(jié)合分布式光纖測溫技術(shù),研究了平原水庫供水洞滲流安全監(jiān)測技術(shù)。本文主要工作及創(chuàng)新成果如下:(1)設(shè)計了土-結(jié)構(gòu)接觸面滲流破壞試驗(yàn)裝置,開展了接觸面滲流破壞試驗(yàn),研究了破壞過程中接觸面變形、滲流流速的變化規(guī)律,獲得了接觸面滲流破壞的“滲流穩(wěn)定階段”、“滲流過渡階段”和“滲流破壞階段”的三段式破壞形式,定量分析了不同因素對接觸面滲流破壞的影響程度;(2)開展了土-結(jié)構(gòu)接觸面直剪試驗(yàn),結(jié)合土-結(jié)構(gòu)接觸面滲流破壞試驗(yàn)結(jié)果,獲得了“滲流穩(wěn)定階段”和“滲流過渡階段”接觸面剪應(yīng)力的變化規(guī)律;(3)結(jié)合室內(nèi)滲流破壞試驗(yàn)和直剪試驗(yàn),建立了土-結(jié)構(gòu)接觸面滲流破壞離散元數(shù)值計算模型,獲得了“滲流破壞階段”接觸面變形及應(yīng)力變化規(guī)律,從細(xì)觀角度揭示了土-結(jié)構(gòu)接觸面滲流破壞機(jī)理;(4)依托南水北調(diào)東線大屯水庫,配制了適用于接觸沖刷破壞模型試驗(yàn)的流固耦合相似材料并開展了模型試驗(yàn),獲得了接觸沖刷破壞條件、范圍和過程,揭示了截滲環(huán)結(jié)構(gòu)的作用機(jī)理;(5)基于室內(nèi)模型試驗(yàn),建立了室內(nèi)模型試驗(yàn)尺度的離散元數(shù)值計算模型,獲得了接觸沖刷破壞形態(tài),通過極限平衡法,提出了計算壩-涵接觸面剪應(yīng)力的計算公式;(6)在分析均質(zhì)土壩與穿壩涵管接觸沖刷破壞過程的基礎(chǔ)上,開展分布式光纖測溫試驗(yàn)和光纖的熱流耦合數(shù)值計算,獲得了光纖導(dǎo)熱系數(shù)、加熱功率及流速對光纖纖芯溫度的影響規(guī)律,提出了適用于平原水庫的滲流安全監(jiān)測方法。
【圖文】：

的擋水建筑均質(zhì)土壩作為平原水庫工程的擋水建筑物，與進(jìn)水建筑、泄水建逡逑筑和輸水建筑等相互結(jié)合以完成水庫樞紐工程調(diào)控蓄水的功能。平原水庫工程中逡逑的輸水和泄水建筑主要為穿壩涵管，，如圖１－２所示。由于穿壩涵管的管身埋設(shè)于逡逑壩體內(nèi)部，壩體與涵管存在土－結(jié)構(gòu)接觸面，故貫通上下游的接觸面一直是滲流逡逑的薄弱環(huán)節(jié)，一旦滲流進(jìn)入壩體與穿壩涵管接觸部位易發(fā)生接觸沖刷破壞｜２】。逡逑圖Ｍ平原水庫工程（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｐｌａｉｎ邋ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ邋ｐｒｏｊｅｃｔ邋（Ｉｍａｇｅ邋ｆｒｏｍ邋ｔｈｅ邋ｎｅｔｗｏｒｋ）逡逑．？丨逡逑？？？邐＇命逡逑？邋．邐－邋Ｉ－邋－邋．邋？邋．逡逑圖１－２平原水庫均質(zhì)土堋與穿壩涵管（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｅａｒｔｈ邋ｄａｍ邋ａｎｄ邋ｔｒａｎｓ－ｄａｍ邋ｃｕｌｖｅｒｔ邋ｏｆ邋ｐｌａｉｎ邋ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ邋（Ｉｍａｇｅ邋ｆｒｏｍ邋ｔｈｅ邋ｎｅｔｗｏｒｋ）逡逑１逡逑

的擋水建筑均質(zhì)土壩作為平原水庫工程的擋水建筑物，與進(jìn)水建筑、泄水建逡逑筑和輸水建筑等相互結(jié)合以完成水庫樞紐工程調(diào)控蓄水的功能。平原水庫工程中逡逑的輸水和泄水建筑主要為穿壩涵管，如圖１－２所示。由于穿壩涵管的管身埋設(shè)于逡逑壩體內(nèi)部，壩體與涵管存在土－結(jié)構(gòu)接觸面，故貫通上下游的接觸面一直是滲流逡逑的薄弱環(huán)節(jié)，一旦滲流進(jìn)入壩體與穿壩涵管接觸部位易發(fā)生接觸沖刷破壞｜２】。逡逑圖Ｍ平原水庫工程（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｐｌａｉｎ邋ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ邋ｐｒｏｊｅｃｔ邋（Ｉｍａｇｅ邋ｆｒｏｍ邋ｔｈｅ邋ｎｅｔｗｏｒｋ）逡逑．？丨逡逑？？？邐＇命逡逑？邋．邐－邋Ｉ－邋－邋．邋？邋．逡逑圖１－２平原水庫均質(zhì)土堋與穿壩涵管（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｅａｒｔｈ邋ｄａｍ邋ａｎｄ邋ｔｒａｎｓ－ｄａｍ邋ｃｕｌｖｅｒｔ邋ｏｆ邋ｐｌａｉｎ邋ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ邋（Ｉｍａｇｅ邋ｆｒｏｍ邋ｔｈｅ邋ｎｅｔｗｏｒｋ）逡逑１逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TV698.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張興鋒;張成;;小海子水庫壩基接觸沖刷破壞研究[J];水利規(guī)劃與設(shè)計;2011年05期

2 常利營;陳群;葉發(fā)明;邵磊;;基于離散元法的接觸沖刷影響因素研究[J];地下空間與工程學(xué)報;2019年01期

3 陶同康,尤克敏;無粘性土接觸沖刷分析[J];力學(xué)與實(shí)踐;1985年01期

4 劉瑩;王立君;;論接觸沖刷險情的判別和搶護(hù)[J];建筑與預(yù)算;2012年04期

5 王春磊;皇甫澤華;;土石壩窄心墻接觸沖刷技術(shù)研究與壩基帷幕灌漿處理[J];治淮;2018年04期

6 常利營;陳群;;接觸沖刷研究進(jìn)展[J];水利水電科技進(jìn)展;2012年02期

7 薛俊玲;;冊田水庫除險加固的必要性[J];科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì);2006年22期

8 李英勇;鄧明玉;;上莊新閘工程基礎(chǔ)處理[J];湖北水力發(fā)電;2006年03期

9 常利營;陳群;葉發(fā)明;;均勻顆粒間接觸沖刷的顆粒流數(shù)值模擬[J];巖土工程學(xué)報;2016年S2期

10 肖桂蓉;;病險水庫防滲加固處理措施分析[J];民營科技;2011年05期

相關(guān)會議論文 前1條

1 段世超;孫勝利;李治明;;小浪底大壩F_1斷層處理[A];土石壩與巖土力學(xué)技術(shù)研討會論文集[C];2001年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 江安;怎樣搶護(hù)堤防接觸沖刷險情[N];中國水利報;2001年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 解全一;平原水庫均質(zhì)土壩與穿壩涵管接觸沖刷破壞機(jī)理及監(jiān)測技術(shù)研究[D];山東大學(xué);2019年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 吳智敏;土石壩與輸水涵管在穩(wěn)定滲流期的接觸沖刷及壩體穩(wěn)定性分析[D];山東大學(xué);2016年

2 郭國林;寧化橋下水庫大壩滲流穩(wěn)定分析[D];河海大學(xué);2005年

本文編號：2612256