深厚砂砾石地基墙幕结合防渗体系结构优化研究

摘要

近年来,随着我国西南部地区水电建设的发展,很多兴建的水利工程将面临深厚砂砾石坝基防渗的难题.墙接幕防渗体系的成功应用使这一难题得到有效解决。由于防渗墙的防渗效果优于灌浆帷幕,设计上部防渗墙的建造深度是尽可能的大,但防渗墙的建造成本和工期均高于帷幕灌浆。这种设计思路不仅偏于保守,而且增加施工难度、建造成本和工期。因此,修建坝基墙接幕防渗结构时,在满足工程防渗要求和安全性要求的同时,又要注意其施工的时效性、经济合理性,所以,墙接幕防渗体的结构尺寸优化研究具有非常重要现实意义。
　　基于以上存在的问题,本文围绕深厚砂砾石地基墙幕结合防渗体系的结构布置尺寸,从以下几个方面展开研究工作:
　　(1)在研优化设计原理和方法的基础上,针对墙幕结合防渗体系结构布置尺寸,以工程安全性和工期时效性为目标,采用加权重多目标函数优化方法法和数学归一化法,建立优化数学模型;结合参数敏感性分析方法对工期指数和权重比例参数进行计算分析,研究各项参数的变化对优化深度的影响规律;最后根据工程实际情况,选择合适的计算参数,对防渗体系结构深度布置尺寸进行优化计算。
　　(2)建立防渗体系结构优化布置尺寸下的三维有限元模型,对工程进行渗流计算,分析坝体和坝基的的渗流稳定性。
　　(3)在以上优化计算分析的基础之上,在优化深度和实际建造深度之间采用有限元数值模拟计算和敏感性分析方法,计算防渗体系在不同搭接长度下的应力和位移在值,分析归纳出优化搭接长度随防渗墙深度布置尺寸变化的规律。
　　通过以上优化计算分析,对于深厚砂砾石地基墙幕结合防渗体的结构优化,只要选取合理的数学优化模型和可靠且收敛速度快的计算方法,优化计算结构保持一定的合理性;防渗体系的优化搭接长度随着防渗墙深度布置尺寸的增加,在一定深度范围保持线性增加的规律。
　　本课题的研究将为实际工程的设计和施工提供指导性的建议,也为后续深厚砂砾石地基墙幕结合防渗体系的结构优化研究提供理论和方法上的借鉴和参考。

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引 言

1 绪论

1.1 选题的背景及意义

1.2 国内外深厚砂砾石层上闸坝建设概况

1.3 深厚砂砾石层防渗体系概况

1.4 问题的提出及本文主要研究工作

2 砂砾石层坝基渗流分析基本理论

2.1 砂砾石层渗流分析简介

2.2 砂砾石层渗流分析基本理论

2.3 渗流有限元法基本理论

2.4 渗流分析有限元软件及功能介绍

3.深厚砂砾石地基墙幕结合防渗体系深度布置优化设计

3.1 优化设计的原理和方法

3.2 目标函数法在墙幕结合防渗体系结构优化中的运用

3.3 本章小结

4. 新疆下坂地沥青混凝土心墙坝三维渗流有限元分析

4.1 计算目的

4.2 计算模型

4.3 三维渗流计算结果

4.4 三维渗流模型计算成果分析

5.深厚砂砾石地基墙幕结合防渗体系搭接长度优化研究

5.1 材料参数的选取

5.2 计算方案和步骤

5.3 计算结果

5.4 防渗墙应力、位移和优化搭接长度的比较分析

6. 全文总结和展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

后 记

附录