泥浆沉淀对深覆盖层防渗墙槽壁稳定性的影响研究

摘要

随着我国西部水电事业的蓬勃发展，越来越多的工程需要修建在深覆盖层上。利用覆盖层建坝时，由于混凝土防渗墙对各种地层和坝型的适应性好，造价较低，防渗效果好，混凝土防渗墙是覆盖层地基防渗处理广泛采用的方法。在防渗墙施工过程中，造孔成槽是第一步也是最关键的一步，而在实际工程施工中，槽孔坍塌的事件时有发生。要保证槽孔的安全与稳定，必须采取有效的护壁措施，现阶段国内外广泛采用泥浆护壁技术来维持施工过程中槽壁的稳定。泥浆在长时间的护壁过程中，多种原因会造成泥浆的质量发生劣化，使得泥浆逐渐发生沉淀，泥浆的沉淀是随时间连续发生的，导致泥浆的密度不断发生变化，泥浆中的密度分布呈现上下不均匀的现象。因此，很有必要对泥浆护壁过程中泥浆沉淀导致的密度分层以及泥浆沉淀过程进行分析，分析和探讨泥浆沉淀对槽壁稳定性产生的影响，为以后工程设计及施工提供更可靠的理论依据。
　　基于以上原因，本文以新疆石门水库深覆盖层防渗墙施工中的槽孔为研究对象，采用ABAQUS有限元软件，选取Mohr-Coulomb本构模型，从泥浆沉淀导致密度分层以及泥浆沉淀过程两个方面分别进行计算，通过分析总结得到以下结论：
　　（1）在新疆石门水库基础防渗墙槽孔施工过程中，采用护壁泥浆技术来维持施工过程中槽壁的稳定时，护壁泥浆密度的取值不应小于1.20g/cm3。
　　（2）护壁泥浆密度取值对槽壁稳定性影响很大，在泥浆密度规范取值范围内，随着密度的增大，槽壁稳定性明显提高。但不能盲目增大泥浆密度来提高槽壁稳定性，否则会在槽孔底部出现扩孔现象，这样不仅不经济，还会对槽壁稳定性产生负面影响。
　　（3）当泥浆沉淀导致泥浆密度分层后，槽壁四周的土体单元稳定安全系数与沉淀之前相比均呈现减小的趋势，槽壁土体位移与沉淀之前相比都有所增加，此时槽壁土体发生坍塌的可能性相比泥浆沉淀前大，槽壁稳定性逐渐降低。
　　（4）泥浆在长时间的护壁过程中，随着泥浆沉淀的进行，槽壁四周的土体单元稳定安全系数在逐渐减小，槽壁土体位移也随着泥浆沉淀的进行而逐渐增大，即槽壁稳定性变差。

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选题的依据及意义

国内外文献资料综述

1.利用深覆盖层建坝的研究现状

2.槽壁稳定分析方法的研究现状

1 绪论

1.1问题的提出

1.2槽壁稳定性影响因素的分析探讨

1.3本文主要研究内容

2有限元软件ABAQUS及本构模型引入

2.1 ABAQUS软件介绍

2.2本构模型的选取

2.3 Mohr-Coulomb本构模型介绍[69]

3工程实例及数值模型的建立

3.1依托工程基本概况

3.2建模过程中泥皮的处理

3.3几何模型的建立

3.4边界条件和荷载

3.5模型材料参数

3.6单元类型及网格划分

3.7计算过程模拟

4泥浆密度分层对槽壁稳定性的影响

4.1基本假设

4.2计算工况

4.3槽壁稳定性评价指标

4.4不同工况下槽壁稳定性

4.5工况1 ~ 4计算结果对比分析

4.6本章小结

5泥浆沉淀过程对槽壁稳定性的影响

5.1不同阶段下槽壁稳定性

5.2四个阶段计算结果对比分析

5.3本章小结

6结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著