深覆蓋層心墻壩的應力變形研究.pdf

1、心墻壩作為土石壩中的一名年輕成員,由于它的各種優(yōu)點,其發(fā)展速度很快,世界各國都建成了大量的心墻壩,像加拿大的馬尼克3<'＃>工程,這是世界上最成功的一個范例.而對于在深覆蓋層上如何建設心墻壩也已成為世界各國面臨的問題,由于其地質條件很復雜,此時壩體及壩基的穩(wěn)定性和防滲問題就顯得尤為重要,而建設混凝土防滲墻就成為關鍵.因此很有必要對深覆蓋層心墻壩進行研究. 本文以位于塔里木河源流葉爾羌河上游的主要支流塔什庫爾干縣的下坂地水利樞紐工

2、程為研究對象,在商業(yè)有限元計算軟件ANSYS中成功導入土材料的南水模型和鄧肯一張本構模型,研究了兩種不同設計方案即粘土心墻防滲方案和瀝青混凝土心墻防滲方案下的壩體、心墻、防滲墻等在竣工期、蓄水期兩種工況下的應力和變形,不僅進行了二維和三維情況下的研究,還對防滲墻的材料特性進行了分析,得出如下幾點重要結論: (1)通過研究防滲墻的厚度和材料特性變化,發(fā)現(xiàn)防滲墻厚度越大,其應力越小,但影響不明顯.隨防滲墻模量的增大,墻體應力增大.

3、 (2)由于河谷的空間效應,三維計算位移值比二維計算的略小(南水模型):采用鄧肯-張模型三維分析所得的位移值均比南水模型大得多. (3)兩種方案的心墻在竣工期和蓄水期均沒有出現(xiàn)拉應力,兩種方案的心墻順坡向應力均大于上游面水壓力(沒有考慮心墻的凝聚力,偏于安全),不會發(fā)生水力劈裂.其中,瀝青心墻壩的抗劈裂能力較好. (4)南水模型二維分析中,兩種心墻方案的防滲墻應力均在安全的范圍內.但南水模型的三維分析中,瀝青心墻方

4、案在靠近兩岸處出現(xiàn)拉應力,超過混凝土單向抗拉強度；粘土心墻方案靠近兩岸局部出現(xiàn)拉應力,大于混凝土的單向抗拉強度.鄧肯-張模型的三維分析中,瀝青心墻方案在防滲墻底部靠近兩岸處出現(xiàn)了大于混凝土的抗壓強度的壓應力；竣工期在防滲墻靠近兩岸處出現(xiàn)拉應力,超過混凝土單向抗拉強度.較大的拉應力表明:壩基砂層的存在使壩體和壩基從兩岸向砂層位置擠壓,防滲墻橫河向受到較大的摩阻力. (5)二維分析中,瀝青心墻方案應力均在安全的范圍內；粘土心墻方案廊