弱透水地基上水平铺盖对闸基渗流场的影响研究.pdfVIP

第 43卷 第 l7期 人 民 长 江 Vo1．43．No．17 20 12年 9 月 Yangtze River Sep．， 2012 文章编号 ：1001—4179(2012)17—0079—04 弱透水地基上水平铺盖对闸基渗流场的影响研究 张 晓 悦 ，张 晓 乐 ，苏 敏 ，王 建 新4 (1．浙江水利水 电专科学校 ，浙江 杭州 310018； 2．浙江华东工程安全技术有限公司 ，浙江 杭州 310014； 3． 浙江省水利水 电勘测设计院，浙江 杭州 310002； 4．中国水 电顾 Iq集 团 华东勘测设计研 究院，浙江 杭州 31O014) 摘要 ：利用饱和 一非饱和、稳定 一非稳定渗流场有限单元法 ，建立 固定网格 的某闸基渗流场计算模型，研究弱 透水地基上铺盖 的长度和厚度变化对 闸基渗流场 的影响，以及铺盖止水破坏和铺盖产生裂缝情况下的闸基 渗流场 。研究表 明，在弱透水地基上 ，水平铺盖对 闸基 的防渗作用并不 明显，在止水破坏或产生裂缝时，增加 铺盖厚度反而会导致闸基渗流场形态恶化 。建议在弱透水地基上 ，铺盖的设置只要满足表面防冲要求即可 ， 据此可对水闸设计规范 中的相应条文作进一步细化和改进。 关 键 词 ：闸基 ；渗流 ；弱透水地基 ；混凝土铺盖 ；有限单元法 中图法分类号 ：TV223 文献标志码 ：A 水闸是一种分布广泛 的重要水利设施 ，水平铺盖 1 闸基渗流数值模型的建立 和防渗墙是闸基的主要渗控措施 ，目前对于深覆盖层 以及强透水地基上闸基水平铺盖 的研究较多” ，但 闸基渗流场问题属于无渗流 自由面的饱和 一非饱 是对 于弱透水地基上铺盖对 闸基渗流场 的影 响则相 和 、稳定 一非稳定有压渗流 问题 ，本文假设 闸基渗 对研究较少 ，弱透水地基上水平铺盖如何设置 ，水平铺 流场未 出现管涌以及流土破坏 ，求解可以采用 固定 网 盖的长度及厚度对闸基渗流场 的影响如何 ，目前尚无 格的三维非稳定渗透破坏有 限单元法 。 明确 的研究结论。在 《水闸设计规范》(SL265—2001) 1．1 控制方程 中仅规定了在透水地基上 闸基 防渗措施的布置标准 ， 假设土体骨架和孔隙水不可压缩 ，饱和 一非饱和、 但对 于弱透水地基上如何布置水平铺盖未做 明确规 稳定 一非稳定三维渗流场求解微分控制方程为 定 。 本文针对这一 问题 ，基于闸基三维稳定 一非稳定 、 去 ，(hc)Ohc^(川+Q=c(¨鲁 饱和 一非饱 和有限元计算理论 ，利用 固定 网格法 ， (1) 建立闸基渗流有限元计算模型 ，研究在弱透水地基 上 式中，h 为压力水头；Q为源汇项； 为直角坐标 ，i= 水平铺盖对闸基防渗所起 的作用 ，以及铺盖长度和厚 1，2，3； 为饱和渗透系数张量 ； 为相对透水率 ，为 度对 闸基渗流场的影响。在水闸长期运行过程 中，铺 非饱和土的渗透系数与同一种土饱和时的渗透系数的 盖的止水结构可能会发生破坏 ，铺盖也可能产生裂缝 ， 比值 ；C为容水度。 这些都会对闸基的防渗产生不利影 响，本文也将针对 这种情况研究铺盖产生裂缝 以及铺盖止水破坏后闸基 1