深厚覆盖层上水闸渗流分析与防渗结构优化设计研究

摘要

近20余年来，常常遇到在河谷中深厚覆盖层上修建闸坝的问题，尤其在我国水能资源丰富的西南地区，这个问题格外突出。深厚覆盖层往往成因类型复杂，结构松散，物理力学性质呈现较大的不均匀性，对闸坝的建设及安全运行提出了更高的要求，渗流稳定问题、沉降问题为闸坝的施工和运行带来极大的安全隐患，他们成为深厚覆盖层上闸坝研究的重点。 基于渗流场与温度场原理相似，采用ANSYS温度场进行闸基二维渗流数值模拟计算，并且编制改进阻力系数法电算程序，比较分析二者计算结果，验证了ANSYS用于渗流场计算的可行性，提供了一种渗流场数值计算的途径。 本文依托锦屏二级水电站首部拦河闸工程实例，在系统学习并总结前人研究成果的基础上，对深厚覆盖层上水闸的渗流、防渗体系、沉降进行分析研究。基于三维渗流场数值模拟，系统分析研究了深厚覆盖层上水闸防渗体系的防渗效果，并对防渗体系进行防渗效果敏感性分析研究以优化防渗体系的结构设计。运用ANSYS接触分析对水闸整体和局部结构进行了分析研究，包括防渗墙的结构计算和水闸的沉降分析，为水闸和水闸防渗体系有效运行提供保证。 研究成果有助于提高深厚覆盖层上闸坝施工控制质量和设计精度，对于保证闸坝的安全以及优化设计具有十分重大的工程实践意义，对西部大开发中拟建水利水电工程的渗流稳定分析及防渗措施的选择亦有参考价值。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

§1.1国内外深厚覆盖层上闸坝建设概况

§1.2渗流计算及渗流控制研究概况

§1.3沉降计算及沉降控制研究概况

§1.4问题的提出和本文主要的工作

第二章水闸渗流计算方法

§2.1概述

§2.2水闸渗流计算的解析法

§2.3水闸渗流计算的有限单元法

§2.4算例分析

§2.5本章小结

第三章深厚覆盖层上水闸三维渗流有限元分析——锦屏二级水电站首部拦河闸渗流分析

§3.1工程概述

§3.2分析建模

§3.3计算成果分析

§3.4本章小结

第四章深厚覆盖层上水闸防渗体系优化设计研究

§4.1概述

§4.2闸基防渗结构优化设计研究

§4.3水闸绕渗防渗结构优化设计研究

§4.4本章小结

第五章深厚覆盖层上水闸结构分析研究

§5.1分析方法

§5.2锦屏二级水电站首部拦河闸沉降分析研究

§5.3锦屏二级水电站首部拦河闸防渗墙结构分析研究

§5.4本章小结

第六章全文总结与展望

§6.1全文总结

§6.2展望

参考文献

致谢