【摘要】：我國黃土高原傳統(tǒng)淤地壩大都建造于上世紀且缺乏壩體排水及防滲措施,淤地壩在積水工況下滲透破壞加劇,尤其是部分在流域內(nèi)承擔重要的蓄滯洪水、防洪減災(zāi)的淤地壩,由于長期處于蓄水狀態(tài)或在特大洪水來臨時極易發(fā)生滲流破壞及滲流引發(fā)的邊坡問題。近年來我國黃土高原地區(qū)極端暴雨頻發(fā),導(dǎo)致特大洪水發(fā)生的幾率大幅增加,特別是陜西延安和榆林分別在2013年和2017年均發(fā)生了百年難遇的特大洪水,淤地壩在壩前高水深的情況下滲透破壞加劇,壩坡失穩(wěn)的可能性增加。故研究淤地壩在正常積水工況下和校核洪水工況下的滲流及邊坡問題,并提出合理有效的防滲排水設(shè)計以減小滲透破壞和失穩(wěn)的可能顯得尤為的重要。本文以已建的榆林橫山淤地壩為黃土區(qū)傳統(tǒng)淤地壩代表,以滲流及邊坡穩(wěn)定專業(yè)分析軟件GeoStudio 2012為平臺,對提出的多種優(yōu)化方案建立有限元模型進行滲流穩(wěn)定分析對比研究,同時在此分析基礎(chǔ)上,針對新建的水利部公益項目紙坊溝淤地壩提出可行且節(jié)約成本的防滲排水設(shè)計方案,并對其進行正常積水工況下和校核洪水工況下的滲流穩(wěn)定安全分析,為今后淤地壩防滲設(shè)計提供參考。本文的主要研究結(jié)果有:(1)通過對比橫山淤地壩原始方案在正常積水工況的穩(wěn)定滲流期和在校核洪水工況的非穩(wěn)定滲流期的計算結(jié)果可知,正常積水工況下最大滲透坡降值為0.491,校核洪水工況下最大滲透坡降值為5.541,校核洪水工況下最大滲透坡降值明顯增大、滲透破壞嚴重,且最大滲透坡降值大小與水深高度大致呈正相關(guān)關(guān)系。水深下降過程中上游壩坡抗滑穩(wěn)定性隨之下降,下游壩坡最小安全系數(shù)為1.672,處于臨界失穩(wěn)狀態(tài)。(2)通過原始設(shè)計方案和改變壩坡比方案的對比分析表明,放緩上、下游壩坡均可適當減小淤地壩最大滲透坡降值、提高上游壩坡的抗滑穩(wěn)定性,同時放緩上、下游壩坡效果更明顯;但在非穩(wěn)定流期各個方案上游壩坡滲透破壞仍嚴重。(3)通過原始設(shè)計方案與防滲優(yōu)化設(shè)計方案對比分析表明,優(yōu)化方案都可以很大程度上減小淤地壩壩體最大滲透坡降值和提高抗滑穩(wěn)定性,且上游鋪設(shè)復(fù)合土工膜的效果更加顯著,最大滲透坡降值為0.491;但在非穩(wěn)定流期下游設(shè)置排水棱體方案時上游壩坡仍存在滲透破壞現(xiàn)象,最大滲透坡降值為4.891。(4)針對承接的水利部防洪減災(zāi)示范工程即紙坊溝淤地壩,考慮經(jīng)濟成本、就地取材等原則基礎(chǔ)上進行設(shè)計建造,該淤地壩除配備了“三大件”外還在上游設(shè)置堆砌石護坡、下游設(shè)置貼坡排水的防滲設(shè)計。通過模擬分析說明該方案最大滲透坡降值為2.354,最小安全系數(shù)為1.772,能夠滿足穩(wěn)定安全的要求。
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S157.31;TV223.4
【圖文】：

圖 1-1 本研究技術(shù)路線Fig. 1-1 Technical line of this article1.5 本章小結(jié)本章詳細介紹了黃土區(qū)淤地壩在壩前積水和特大洪水來臨時的滲流穩(wěn)定分析

橫山淤地壩

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