黏土心墻土石壩是重要的擋水建筑物,心墻的低滲透性可以大幅降低壩體水力梯度,減少壩體發(fā)生滲透破壞的風(fēng)險(xiǎn)。然而心墻的質(zhì)量問題（如局部高滲透區(qū)）會(huì)影響壩體的滲透穩(wěn)定性,甚至釀成管涌潰壩等嚴(yán)重后果。以瀑布溝心墻土石壩為原型開展壩體滲流大型水槽模型試驗(yàn),并結(jié)合有限元數(shù)值模擬方法研究高滲透區(qū)對(duì)壩體內(nèi)部滲流場(chǎng)和滲流穩(wěn)定性的影響。試驗(yàn)表明高滲透區(qū)域?qū)⒏淖冃膲Φ臐B流場(chǎng),成為優(yōu)勢(shì)滲流通道,導(dǎo)致高滲透區(qū)域附近孔壓值大幅上升,同時(shí)高滲透區(qū)域的存在將顯著提升壩體滲漏速率。試驗(yàn)與模擬結(jié)果一致表明,隨著高滲透區(qū)域逐步上移,高滲透區(qū)所在位置處的孔隙水壓力增大,壩體滲漏量減小。高滲透區(qū)和心墻的滲透系數(shù)增加都會(huì)使心墻孔壓值和滲漏量增加;隨著高滲透區(qū)的滲透系數(shù)的增大,心墻壩滲流穩(wěn)定性系數(shù)降低,導(dǎo)致壩體穩(wěn)定性下降;隨著心墻滲透系數(shù)的增大,高滲透區(qū)水力梯度略微減小,但心墻整體臨界水力梯度下降,壩體穩(wěn)定性降低。所得結(jié)論可為基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反演分析心墻的質(zhì)量問題和評(píng)估壩體的安全性能提供依據(jù)。 

【文章來源】：水利學(xué)報(bào). 2020,51(11)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：13 頁

【部分圖文】：

水利工程事故誘因[1]

心墻防滲料的顆粒級(jí)配如圖4所示。瀑布溝心墻土石壩反濾料最大粒徑不大于15 mm，小于0.075 mm含量小于5%；過渡層最大粒徑不大于300 mm，小于5 mm含量不大于10%；堆石區(qū)土料最大粒徑不大于80 0mm，小于0.075 mm含量不大于5%，各分區(qū)土料的粒徑級(jí)配如圖4(a）所示。根據(jù)瀑布溝心墻壩過渡區(qū)與堆石區(qū)土料級(jí)配曲線中d對(duì)應(yīng)的粒徑尺寸，將模型過渡區(qū)土料粒徑設(shè)定為10 mm，堆石區(qū)土料粒徑設(shè)定為20 mm。壩體模型2中0各分區(qū)土料的最大粒徑為20 mm，滿足小于水槽寬度1/10的要求（水槽寬度為800 mm）。由于土工試驗(yàn)規(guī)程（SL237-1999）中規(guī)定等量替代法適用于超粒徑不超過40%的情況，因此決定采用混合法（n=2）將心墻區(qū)與高滲透區(qū)土料的最大粒徑縮尺到10 mm，重新縮尺后的土料級(jí)配曲線如圖4(b）所示。圖3 壩體模型剖面及孔隙水壓力計(jì)的布置

圖2 瀑布溝心墻土石壩典型剖面將過渡區(qū)和反濾區(qū)合并為一個(gè)區(qū)，由于這兩個(gè)區(qū)的滲透系數(shù)較大，所以并不明顯影響壩體滲流場(chǎng)。反濾層土料的等效粒徑為0.5 mm。由于心墻與過渡區(qū)的坡度過大，所以在填筑壩體的過程中將長為79 cm，寬為14 cm，厚度為0.8 cm的PVC板固定在各分區(qū)的邊界處，然后由心墻向兩側(cè)依次填筑5 cm高的相應(yīng)土料并層層壓實(shí)，拆除PVC板，心墻壩填筑如圖5(a）所示。試驗(yàn)過程中按照土工試驗(yàn)規(guī)程（SL237-1999）土工試驗(yàn)規(guī)程中的要求進(jìn)行常水頭滲透試驗(yàn)，測(cè)得到各分區(qū)土料的滲透系數(shù)，如表1所示，材料各區(qū)域參數(shù)如表2所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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