林溪水库主坝防渗墙应力变形的有限元分析.pdfVIP

第 43卷 第 19期 人 民 长 江 Vo1．43．No．19 2012年 10月 Yangtze River 0ct．． 2012 文章编号：1001—4179(2012)19—0072—03 林溪水库主坝防渗墙应力变形的有限元分析 李 少 明 ，秦 忠 国 (1．杭州市水利规划设计研究院，浙江 杭州 310016； 2．河海大学 工程力学研 究所 江苏 南京 210098) 摘要 ：林溪水库主坝防渗加 固设计采用低弹模混凝土防渗墙 ，因此有必要对防渗墙的工作性状进行研究。用 有限元法对防渗墙结构的应力变形进行分析 。计算结果表 明，防渗墙水平位移远大于竖向位移 ，墙体 以受压 为主 ，且压应力小于混凝土强度 ；受拉 区仅存在于墙体下游面局部位置 ，不影响防渗墙结构安全 ，但应适 当考 虑局部拉应力超标对渗流安全的影响。分析表明，防渗墙设计指标的选取是合适的，可为类似工程的设计提 供参考。 关 键 词 ：防渗墙 ；有限元 ；土石坝；林溪水库 中图法分类号 ：TV223．4十2 文献标志码 ：A 混凝土防渗墙具有成墙整体性好 、厚度均匀连续 、 计洪水位 (P = 1％)82．77m，校核洪水位 (P = 质量可靠 、防渗效果好 、观测方便、耐久性好的特点，是 0．05％)84．96m，水库总库容2128万 m 。枢纽工程 一 种比较稳妥可靠的防渗加固处理措施。在国外土石 包括主坝 、副坝 、溢洪道 、水 电站 、输水放空洞 、引水渠 坝的防渗工程 中应用较早 ，目前 国内应用也较广泛。 道等。其中主坝 、副坝均为黏土心墙坝。工程始建于 根据墙体混凝土的弹性模量 ，可分为刚性混凝土防渗 1958年底 ，2008年安全鉴定为 “3类坝”。 墙和塑性混凝土防渗墙 ，近些年应用较多 的是弹性模 主坝为黏土心墙土石坝 ，外部为砂砾坝壳 ，最大坝 量处于以上两者之间的低弹模混凝土防渗墙。相对于 高41．50m，坝顶高程 85．53～85．88m，坝顶宽3．0m， 刚性混凝土防渗墙而言，低弹模混凝土防渗墙刚度与 长 243m，坝底宽216．50m。上游坝坡 自上而下坡 比 周围土体较为接近，变形协调性较好，承受 的应力较 分别为 1：2．50，1：3．24，1：3．25，在73．63m设有宽2．5 小；相对于塑性混凝土防渗墙而言 ，低弹模混凝土防渗 m 的马道 ；下游坝 坡 自上而下坡 比分别 为 1：2．14， 墙又具有强度较高，结构的整体性较好的优点 。但是， 1：2．30，1：2．51，在高程 73．99，59．14，47．46m分别设 目前对低弹模 昆凝土防渗墙的工作性状、受力特性等 有宽 1．5，4．0，6．2m的马道 ，在 53．35m高程处设有 方面的研究不多 ，因而有必要对其进行研究 ，为设计采 堆石排水棱体。坝基从上到下依次为含泥砂卵石层 、 用低弹模混凝土防渗墙处理大坝防渗问题提供技术支 弱风化次钾长霏细斑岩 。 持 本文根据工程加 固设计和运用工况，用有限元分 大坝 已运行 50多年，主坝 防渗体 系存在 的缺陷 析林溪水库主坝典型断面 的防渗墙应力变形情况 ，判 有 ：黏土心墙填筑质量差 、渗透系数偏大 、反滤层不合 别防渗墙设计指标的合理性 ，为今后的相关工程提供 格 、齿槽与坝基接触面渗透稳定性存在隐患等。经综 参考 合比较 ，设计采取了低弹模混凝土防渗墙对主坝进行 防渗加 固，弹性模量 E 不大于7200MPa，抗压强度 1 工程概况